JP3834412B2 - 燃焼機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湯を作り出して給湯する燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０には燃焼機器である給湯器のシステム構成の一例がモデル図により示されている。この給湯器は、同図の実線に示すように、バーナ１と給湯の熱交換器２を有し、給湯熱交換器２の入側には水供給源から給湯熱交換器２に水を導くための給水通路３が連通接続され、また、給湯熱交換器２の出側には給湯通路４の一端側が接続され、この給湯通路４の他端側は台所やシャワー等の給湯場所に導かれている。上記給水通路３には該通路３の水温を検出する入水温度検出手段としての入水サーミスタ５と、通水流量を検出する水量センサＦＳとが設けられ、給湯通路４には該通路４から給湯される湯水温を検出する出側湯温検出手段としての出湯サーミスタ６が設けられている。
【０００３】
上記バーナ１には燃料ガスをバーナ１へ導くためのガス供給通路８が連通接続されており、このガス供給通路８には該通路の開閉を行う電磁弁１０，１１と、弁開度でもってバーナ１への供給燃料ガス量を制御する比例弁１２とが介設されている。
【０００４】
この給湯器には給湯運転を制御する制御装置１３が設けられ、この制御装置１３には給湯温度を設定するための給湯温度設定手段等が設けられたリモコン１４が信号接続されている。上記制御装置１３は次のように給湯運転を制御する。例えば、台所やシャワー等に導かれた給湯通路４の先端側に設けられた給湯栓（図示せず）が開栓され、給水通路３の通水が水量センサＦＳにより検出されると、電磁弁１０，１１を開弁してガス供給通路８からバーナ１に燃料ガスを供給してバーナ燃焼を開始させ、給湯される湯温がリモコン１４に設定されている給湯設定温度となるようにバーナ１の燃焼熱量を比例弁１２の弁開度を制御することによって（つまり、バーナ１への供給燃料ガス量を制御することによって）制御し、上記バーナ燃焼火炎の熱によって給湯熱交換器２の通水が加熱されて湯が作られ、該湯は給湯通路４を通って所望の給湯場所に供給される。そして、給湯栓が閉栓されて給水通路３の通水停止を水量センサＦＳが検出すると、電磁弁１１を閉弁してバーナ１の燃焼を停止し、給湯運転を終了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、給湯設定温度の湯を給湯するためのバーナ１の燃焼熱量制御手法の一つとして、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用した比例制御がある。上記比例制御を行うときには、例えば、入水サーミスタ５により入水温度Ｔinを、水量センサＦＳにより給水の流量Ｑを、出湯サーミスタ６により出湯湯温Ｔoutを、リモコン１４から給湯設定温度Ｔspをそれぞれ検出し、上記流量Ｑの入水温度Ｔinの水を給湯設定温度Ｔspに高めるのに必要なフィードフォワード熱量Ｐff（Ｐff＝（Ｔsp−Ｔin）×Ｑ／η（ηは予め定まる給湯熱交換器２の熱効率））と、給湯設定温度Ｔspに対する出湯温度Ｔoutのずれを補正するためのフィードバック熱量Ｐfb（Ｐfb＝Ｐ×（Ｔsp−Ｔout）×Ｑ／η（Ｐは比例定数））との合計熱量でもってバーナ１が燃焼を行うように比例弁１２の弁開度を制御してバーナ１の燃焼熱量制御を行う。
【０００６】
しかしながら、上記の如く出湯サーミスタ６により検出された出湯湯温Ｔoutを利用して上記比例制御を行うと、例えば、何らかの理由により給湯熱交換器２内の湯温が給湯設定温度Ｔspの湯を給湯するための湯温からずれてしまった場合に、その湯温変動が生じてから該湯温変動の湯温が出湯サーミスタ６により検出されて上記湯温変動を補正するための燃焼熱量制御が行われるまでに時間がかかり、このことに起因して出湯湯温Ｔoutの変動に対する燃焼熱量制御の応答性が悪いという問題が生じる。
【０００７】
上記のように、燃焼熱量制御の応答性が悪い場合には、出湯湯温Ｔoutの変動を収束するのに時間がかかるという問題があり、湯の利用者に湯温変動に対する不快感を与える虞がある。
【０００８】
そこで、上記燃焼熱量制御の応答性を改善する手段として、本出願人等は、次のような手段を提案している。例えば、給湯熱交換器２を流れる湯水流温度を検出する図１０の点線に示すような熱交換器湯温検出手段としての熱交サーミスタ１５を設け、該熱交サーミスタ１５により検出された湯温Ｔz1と、入水サーミスタ５により検出された入水温度Ｔinと、予め定め与えられた寄与率Ｋとに基づいて、次に示す式（１）の演算により、給湯熱交換器２から流れ出る湯温を推定出側湯温Ｔkasoとして推定検出し、出湯サーミスタ６により実測された湯温Ｔoutを採用するのに代えて、上記推定検出された給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔkasoに基づいた比例制御により燃焼熱量の制御を行うことを提案している。
【０００９】
Ｔkaso＝（Ｔz1−Ｔin）／Ｋ＋Ｔin・・・・・（１）
【００１０】
上記寄与率Ｋとは、給湯熱交換器２の入側から出側に至るまでに湯水が受け取る吸熱熱量Ｐtlに対する給湯熱交換器２の入側から熱交サーミスタ１５の湯温検出部位に至るまでに湯水が受け取る吸熱熱量Ｐz1の割合（Ｋ＝Ｐz1／Ｐtl）である。
【００１１】
上記の如く、熱交サーミスタ１５により検出された湯温Ｔz1に基づいて給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔkasoを推定検出し該推定出側湯温Ｔkasoに基づいた比例制御を行うことによって、例えば、給湯熱交換器２内の湯温が給湯設定温度Ｔspの湯を給湯するための湯温からずれた場合に、その湯温変動を補正するための上記比例制御が直ちに行われることになり、給湯熱交換器２内の湯温変動に起因した出湯湯温変動に対する燃焼熱量制御の応答性を格段に向上させることが可能である。
【００１２】
しかしながら、上記の如く、推定検出された出側の湯温Ｔkasoは実際の出側の湯温Ｔoutからずれる場合があり、このような場合には、そのずれ量に応じた分だけ給湯設定温度Ｔspからずれた温度で出湯湯温Ｔoutが安定してしまい、給湯設定温度Ｔspの湯を安定供給することができないという問題が生じる。
【００１３】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、出湯湯温変動に対する燃焼熱量制御の応答性を向上させると共に、出湯湯温を精度良く給湯設定温度に制御することができる燃焼機器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、次のような構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、給水通路から供給された水を加熱して湯を作り出し該湯を出湯する熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、上記熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、上記熱交換器から流れ出る出側の湯温を実測する出側湯温検出手段と、上記熱交換器の入口から出口に至る管路の途中位置に設けられて熱交換器内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段とが設けられ、上記熱交換器の入側から出側に至るまでに湯水が吸熱する熱量に対する熱交換器の入側から上記熱交換器湯温検出手段の湯温検出部位に至るまでに湯水が吸熱する熱量の割合である寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられ、燃焼熱量に応じて前記寄与率データに基づき求められた寄与率と上記熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する熱交換器出側湯温推定検出部を備え、この熱交換器出側湯温推定検出手段により推定検出された出側の湯温に基づきバーナの燃焼熱量制御が可能な燃焼機器であって、上記出側湯温検出手段により実測された出側の湯温に対する上記熱交換器出側湯温推定検出部により推定検出された出側の湯温のずれ量に基づいて推定検出された出側の湯温を実測された出側の湯温に一致する方向に上記寄与率データを補正する寄与率データ補正部が設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１５】
第２の発明は、給水通路から供給された水を加熱して湯を作り出し該湯を出湯する熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、上記熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、上記熱交換器から流れ出る出側の湯温を実測する出側湯温検出手段と、上記熱交換器の入口から出口に至る管路の途中位置に設けられて熱交換器内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段とが設けられ、上記熱交換器の入側から出側に至るまでに湯水が吸熱する熱量に対する熱交換器の入側から上記熱交換器湯温検出手段の湯温検出部位に至るまでに湯水が吸熱する熱量の割合である寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられ、燃焼熱量に応じて前記寄与率データに基づき求められた寄与率と上記熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する熱交換器出側湯温推定検出部を備え、この熱交換器出側湯温推定検出手段により推定検出された出側の湯温に基づきバーナの燃焼熱量制御が可能な燃焼機器であって、バーナ燃焼中に寄与率データ補正指令が発せられたときに、上記出側湯温検出手段により実測された出側の湯温と、熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と、入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて、上記寄与率を求め、その後に、この寄与率を求めたときのバーナの燃焼熱量から予め定めた設定範囲以上離れた燃焼熱量でバーナが燃焼を行っているときに、再度、寄与率を求める寄与率検出部と；該寄与率検出部により求められた各寄与率と、それら寄与率を求めたときの燃焼熱量とに基づき、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きを求める傾き検出部と；上記寄与率データの傾きを上記傾き検出部により求められた傾きに修正すると共に、それぞれ対応した燃焼熱量の寄与率データの寄与率を上記求めた各寄与率に一致する方向に移動させて寄与率データの補正を行う寄与率データ補正部と；が設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１６】
第３の発明は、給水通路から供給された水を加熱して湯を作り出し該湯を出湯する熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、上記熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、上記熱交換器から流れ出る出側の湯温を実測する出側湯温検出手段と、上記熱交換器の入口から出口に至る管路の途中位置に設けられて熱交換器内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段とが設けられ、上記熱交換器の入側から出側に至るまでに湯水が吸熱する熱量に対する熱交換器の入側から上記熱交換器湯温検出手段の湯温検出部位に至るまでに湯水が吸熱する熱量の割合である寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられ、燃焼熱量に応じて前記寄与率データに基づき求められた寄与率と上記熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する熱交換器出側湯温推定検出部を備え、この熱交換器出側湯温推定検出手段により推定検出された出側の湯温に基づいたバーナの燃焼熱量制御が可能な燃焼機器であって、熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と、出側湯温検出手段により検出された出側の湯温と、入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて、バーナが予め定められた設定燃焼熱量で燃焼しているときに寄与率を求め、その後、上記設定燃焼熱量よりも予め定めた燃焼熱量分だけ離れた燃焼熱量でバーナ燃焼が行われたときに寄与率を求める寄与率検出部と；該寄与率検出部により求められた各寄与率と、それら寄与率を求めたときの燃焼熱量とに基づき、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きを求める傾き検出部と；上記寄与率データの傾きを上記傾き検出部により求められた傾きに修正すると共に、それぞれ対応した燃焼熱量の寄与率データの寄与率を上記求めた各寄与率に一致する方向に移動させて寄与率データの補正を行う寄与率データ補正部と；が設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１７】
第４の発明は、上記第１又は第２又は第３の発明を構成する寄与率データ補正部は、熱交換器から流れ出る湯温が安定している期間に出側湯温検出手段により実測された出側の湯温に対する熱交換器出側湯温推定検出部により推定検出された出側の湯温のずれ量が予め定めた許容範囲から外れているときにのみ、寄与率データの補正を行う構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１８】
上記構成の発明において、例えば、寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられており、熱交換器出側湯温推定検出部は、燃焼熱量に応じて上記寄与率データから求められた寄与率と、熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と、入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する。
【００１９】
寄与率は燃焼熱量の大きさに応じて可変することが本発明者等により解明されたことから、上記の如く、燃焼熱量の大きさに応じた寄与率を用いて熱交換器の出側の湯温を推定検出することによって、ほぼ正確な熱交換器の出側の湯温を推定検出することが可能となり、前記したような推定検出された出側の湯温が実際の出側の湯温からずれていることに起因した問題がほぼ回避される。
【００２０】
その上、この発明では、上記構成に加えて、燃焼機器を使用しながら上記寄与率データを補正する寄与率データ補正部を備えている。この寄与率データ補正部は、実測された出側の湯温に対する推定検出された出側の湯温のずれ量に応じて上記寄与率データを補正する。あるいは、寄与率データ補正部は、異なる２点の燃焼熱量にそれぞれ対応する寄与率を求め該求めた寄与率を利用して寄与率データを補正する。このように、本発明は、寄与率データの学習機能を備えている。例えば、夏季と冬季では入水温度等が格段に異なり、このような環境の変化によって燃焼熱量が同じでも上記寄与率が変化することが考えられ、このような環境変化に対応させて上記寄与率データを寄与率データ補正部により補正することができる。
【００２１】
上記のことから、環境変化等により寄与率が変化して推定検出された出側の湯温が実測された出側の湯温からずれた場合に、直ちに、上記寄与率データの補正が為されることで、推定検出された出側の湯温は実測された出側の湯温に一致する方向に修正され、推定検出された出側の湯温が実際の出側の湯温からずれている状態は継続せず、給湯設定温度からずれた温度に出湯湯温が安定してしまうという問題は防止される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づき説明する。
【００２３】
第１の実施形態例の燃焼機器は図１０に示す管路構成を有し、給湯熱交換器２内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段としての熱交サーミスタ１５が設けられている。ところで、図１１には給湯熱交換器の構造のモデル例が示されており、同図に示すように、給湯熱交換器２は、バーナ１の燃焼火炎に近い側の下段に曲折形成された管路１７と、バーナ１の燃焼火炎に遠い側の上段に曲折形成された管路１８とが連通接続され、それら管路１７，１８はフィンプレート１９に挿通された構成を有し、この実施形態例では、管路強度の観点から、予め定めた最大燃焼熱量でバーナ１を燃焼させたときにバーナ燃焼火炎から受け取る熱量が上記下段と上段の管路１７，１８の全領域に亙り等しくなるようにフィンプレート１９の切り欠き１６等が構成されており、また、給水通路３から供給された水は上記下段の管路１７を通った後に上段の管路１８を経て、給湯通路４に流れ出るように形成されており、上記熱交サーミスタ１５は、図１１の破線に示すように、上記下段の管路１７におけるＵ字管部分の湯温を検出するように設けられている。なお、上記以外の図１０に示す給湯器の管路構成の説明は前述したのでその重複説明は省略する。
【００２４】
図１には第１の実施形態例において特徴的な制御構成がブロック図により示されている。同図に示すように、この第１の実施形態例に示す制御装置１３は、出湯温度監視部２０と、ずれ量検出部２１と、熱交換器出側湯温推定検出部２２と、補正指令部２３と、データ格納部２４と、寄与率データ補正部２５と、燃焼熱量制御部２６とを有して構成されている。
【００２５】
ところで、前記の如く推定検出された出側の湯温Ｔkasoが実際の出側の湯温Ｔoutからずれる場合があり、その原因を本発明者等が究明したところ、寄与率Ｋが燃焼熱量の大きさに応じて可変することに因って、推定検出された出側の湯温Ｔkasoが実際の出側の湯温Ｔoutからずれることが分かった。
【００２６】
それというのは、予め定めた最大燃焼熱量近傍でバーナ１の燃焼を行っているときには、燃焼火炎は大きく立ち上がっていることから、燃焼火炎の熱は下段の管路１７だけでなく上段の管路１８にも十分に加えられ、下段の管路１７を流れる単位流量当たりの水流が燃焼火炎から吸熱する熱量と、上段の管路１８を流れる単位流量当たりの水流が燃焼火炎から吸熱する熱量とはほぼ等しくなるが、燃焼熱量が小さくなるに従って燃焼火炎は小さくなり、例えば、予め定めた最小燃焼熱量の近傍では燃焼火炎はとても小さく、燃焼火炎の熱は上段の管路１８に殆ど加えられず、燃焼火炎から給湯熱交換器２全体に吸熱される熱量のうちの殆どが下段の管路１７で吸熱されることになる。このことから、上記下段の管路１７に設けられた熱交サーミスタ１５の湯温検出部位における寄与率Ｋは、図２の実線Ｌに示すように、燃焼熱量が小さくなるに従って大きくなるというものである。
【００２７】
なお、この実施形態例では、予め定めた最小燃焼熱量を０％と設定し、燃焼熱量が増加するに従って％値が大きくなって予め定めた最大燃焼熱量が１００％となるように、燃焼熱量を％値に置き換えて示している。
【００２８】
上記の如く、寄与率Ｋは燃焼熱量の大きさに応じて可変することが分かったので、この実施形態例では、上記図２の実線Ｌに示すように燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率Ｋのデータが予め実験や演算等によって求められ寄与率データとしてデータ格納部２４に格納されている。この実施形態例では、上記寄与率データは一次関数により表される。
【００２９】
燃焼熱量制御部２６は、リモコン１４により設定されている給湯設定温度Ｔspの湯を給湯することができるように前述したような比例制御により比例弁１２の弁開度を制御してバーナの燃焼熱量を制御する構成を備えており、熱交換器出側湯温推定検出部２２は、上記燃焼熱量制御部２６から燃焼熱量の情報を時々刻々と取り込み、該取り込んだ燃焼熱量に対応する寄与率を前記データ格納部２４の寄与率データから求め、また、熱交サーミスタ１５から給湯熱交換器２内の湯温Ｔz1を、入水サーミスタ５から入水温度Ｔinをそれぞれ取り込んで、上記燃焼熱量に対応した寄与率Ｋと湯温Ｔz1と入水温度Ｔinとに基づいて、前記式（１）（Ｔkaso＝（Ｔz1−Ｔin）／Ｋsp＋Ｔin）の演算により、給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔkasoを推定検出し、この推定検出した出側の湯温Ｔkasoの情報を燃焼熱量制御部２６に出力する。
【００３０】
燃焼熱量制御部２６は、上記したように、給湯設定温度Ｔspの湯を給湯することができるようにバーナ１の燃焼熱量を制御する構成を有しており、この実施形態例では、上記熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoに基づいた燃焼熱量制御が可能な構成になっている。その一例を示す。
【００３１】
例えば、燃焼熱量制御部２６は、図８に示すように、偏差検出部２７と、燃焼熱量制御切り換え部２８と、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１とを有して構成されている。
【００３２】
実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０は、出湯サーミスタ６により実測された給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔoutを取り込んで、該実測出側湯温Ｔoutに基づいた前記比例制御により燃焼熱量を制御する。この実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０により燃焼熱量制御を行う場合には、実測された出湯湯温を用いるので、出湯湯温を給湯設定温度Ｔspに一致させる方向に精度良く燃焼熱量を制御することができる。
【００３３】
推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１は上記熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoを取り込み、該推定検出された出側の湯温Ｔkasoに基づいた前記比例制御により燃焼熱量を制御する構成を有している。この推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１により燃焼熱量制御を行う場合には、給湯熱交換器２内の湯温が給湯設定温度Ｔspの湯を出湯するための湯温からずれたときに、直ちに、その湯温変動が上記比例制御により補正されるので、出湯湯温変動に対する燃焼熱量制御の応答性を格段に向上させることができる。
【００３４】
この実施形態例では、上記実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１は共に比例と積分と微分の組み合わせによるＰＩＤ制御手法を用いて燃焼熱量制御を行う。なお、上記ＰＩＤ制御手法の説明は知られているので、その説明は省略する。
【００３５】
偏差検出部２７は上記リモコン１４に設定されている給湯設定温度Ｔspと、上記熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側湯温Ｔkasoとを取り込み、この取り込んだ推定出側湯温Ｔkasoから上記取り込んだ給湯設定温度Ｔspを差し引いて給湯設定温度Ｔspに対する上記推定出側湯温Ｔkasoの偏差ΔＴを求め、この偏差ΔＴの情報を燃焼熱量制御切り換え部２８に出力する。
【００３６】
この実施形態例では、上記実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御を上記偏差ΔＴの大きさによって切り換える構成を備えており、図９に示す下限値ｈk1（例えば、−３℃）から上限値ｈj1（例えば、＋３℃）までの範囲ΔＨsyが実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御から推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御への切り換えを決定する設定範囲として設定され、また、図９に示す下限値ｈk2（例えば、−１℃）から上限値ｈj2（例えば、＋１℃）までの範囲ΔＨzyが上記推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御から実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御への切り換えを決定する設定範囲として設定されている。
【００３７】
燃焼熱量制御切り換え部２８は、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１の各動作情報を取り込み、それら情報に基づき実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０により燃焼熱量制御が行われていると検知しているときには、偏差検出部２７から加えられた偏差ΔＴを上記設定範囲ΔＨsyに比較して、偏差ΔＴが設定範囲ΔＨsy以内であるか否かを判断し、偏差ΔＴが上記設定範囲ΔＨsy以内であると判断したときには、出湯湯温はほぼ給湯設定温度Ｔspであり、出湯湯温を精度良く給湯設定温度Ｔspに制御するために実測出側湯温Ｔoutに基づいた燃焼熱量制御を行わせる状態であると判断して、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御を継続して行わせる。
【００３８】
また、燃焼熱量制御切り換え部２８は、上記偏差ΔＴが設定範囲ΔＨsyから外れていると判断したときには、出湯湯温が給湯設定温度Ｔspよりも大幅にずれると判断し、出湯湯温の変動を応答性良く回復するために推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御を行う必要があると判断して、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０から推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１へ燃焼熱量制御を切り換える。
【００３９】
燃焼熱量制御切り換え部２８は、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御が行われていると検知しているときには、上記偏差検出部２７から加えられる偏差ΔＴを上記設定範囲ΔＨzyに比較して、上記偏差ΔＴが設定範囲ΔＨzy以内であるか否かを判断し、上記偏差ΔＴが設定範囲ΔＨzyから外れていると判断したときには、出湯湯温は給湯設定温度Ｔspから大きくずれる状態であると判断し、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御を継続して行わせ、上記偏差ΔＴが上記設定範囲ΔＨzy以内であると判断したときには、出湯湯温変動はほぼ抑制されたので、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御を行って出湯湯温を精度良く給湯設定温度Ｔspに一致させる必要があると判断して、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１から実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０に燃焼熱量制御を切り換える。
【００４０】
この実施形態例では、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１により燃焼熱量制御を行うときには、出湯湯温が給湯設定温度Ｔspよりも許容範囲を越えて大きく変動すると推定された場合であることから、出湯湯温を給湯設定温度Ｔspに向けて大きく変動させ給湯設定温度Ｔspに早く近付けるために燃焼熱量の制御量を大きくする必要があり、このことから、ＰＩＤ制御のＰＩＤ定数である比例定数と積分定数と微分定数のうちの１つ以上の定数を大きく設定する。また、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０により燃焼熱量制御を行うときには、出湯湯温は給湯設定温度Ｔspの近傍温度であることから、燃焼熱量の制御量を小さくして出湯湯温を微少に制御して給湯設定温度に精度良く一致させることを容易とするために、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０によるＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１によるＰＩＤ制御のＰＩＤ定数よりも小さく設定する。
【００４１】
上記燃焼熱量制御切り換え部２８の切り換え動作の一例を簡単に示す。例えば、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御により出湯湯温が給湯設定温度Ｔspに安定している状態から給湯熱交換器２内の湯温が変動して、上記偏差ΔＴが図９に示す点Ａよりも大きくなったことが検知されたときには、出湯湯温が給湯設定温度Ｔspから大幅に変動すると推定されることから、燃焼熱量制御切り換え部２８は実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０から推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１へ燃焼熱量制御を切り換える。その後、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１の燃焼熱量制御により出湯湯温が給湯設定温度Ｔspに向けて修正され上記偏差ΔＴが点Ｂ以下に低下したことが検知されたときには、出湯湯温は給湯設定温度Ｔspの近傍の温度に回復したと判断して、燃焼熱量制御切り換え部２８は推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１から実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０へ燃焼熱量制御を切り換えて出湯湯温が給湯設定温度Ｔspに一致するように微小な燃焼熱量制御を行う。
【００４２】
上記の如く、給湯熱交換器２内の湯温が変動して出湯湯温が給湯設定温度Ｔspから大きくずれると判断されたときには、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御へ切り換えられるので、給湯熱交換器２内の湯温が給湯設定温度Ｔspの湯を給湯するための湯温から大幅に変動して出湯湯温変動が生じると推定されたときには、上記給湯熱交換器２内の湯温変動の発生直後に、その湯温変動が上記推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御により補正されることとなり、出湯湯温変動に対する燃焼熱量制御の応答性を格段に向上させることができ、出湯湯温変動を非常に短い時間で抑制してほぼ給湯設定温度Ｔspに回復させることが可能である。
【００４３】
また、出湯湯温が給湯設定温度Ｔsp又はその近傍温度であると判断されたときには、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御が行われるので、実測出側温度に基づいて出湯湯温を給湯設定温度Ｔspに確実に一致させ、給湯設定温度Ｔspの湯を安定供給することが可能となり、前記したように出湯湯温が給湯設定温度Ｔspからずれた湯温で安定してしまうという問題を回避することができる。
【００４４】
さらに、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０の燃焼熱量制御に用いられるＰＩＤ定数を小さく設定するので、ほぼ給湯設定温度の湯が出湯しているときには、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量の制御量が小さく出湯湯温を小さく変動させることができ、このことに起因して、給湯湯温を給湯設定温度Ｔspに精度良く一致させることが容易となる。
【００４５】
さらに、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１の燃焼熱量制御に用いられるＰＩＤ定数を大きく設定するので、出湯湯温が給湯設定温度Ｔspから大幅にずれるときには、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量の制御量が大きく出湯湯温を給湯設定温度Ｔspに向けて大きく変動させることが可能となり、出湯湯湯温を給湯設定温度Ｔspにより早く近付けることができる。
【００４６】
なお、上記燃焼熱量制御の例では、図９に示す範囲ΔＨzyの上限値ｈj2から範囲ΔＨsyの上限値ｈj1までの偏差ΔＴの領域、および、範囲ΔＨzyの下限値ｈk2から範囲ΔＨsyの下限値ｈk1までの偏差ΔＴの領域は実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御と、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御とがオーバーラップする領域であったが、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御と、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御とがオーバーラップする領域を設けなくてもよい。
【００４７】
例えば、図９に示す偏差ΔＴがｈk2以上かつｈj2未満の領域は上記実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御が行われる範囲とし、偏差ΔＴがｈj2以上かつｈj1未満の領域、および、ｊk1以上かつｈk2未満の領域は推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御が行われる範囲とし、それ以外の偏差ΔＴの領域はフィードフォワード制御による燃焼熱量制御を行う範囲として設定してもよい。この場合には実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１に加えて、入水サーミスタ５の検出入水温を持つ水量センサＦＳの検出流量の通水を給湯設定温度に高めるのに必要なフィードフォワード燃焼熱量に基づき燃焼熱量制御を行うフィードフォワード燃焼熱量制御部を設け、上記データに基づき、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１とフィードフォワード燃焼熱量制御部とが切り換え制御される。
【００４８】
ところで、前記の如く、燃焼熱量の大きさに応じた寄与率Ｋを利用して給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔkasoを推定検出したのにも拘らず、推定検出された出側の湯温Ｔkasoが実際の出側の湯温Ｔoutから僅かにずれることがある。それは、冬季には給湯熱交換器２に供給される入水の温度Ｔinは非常に低くなり、また、夏季の入水温度Ｔinは高くなるというように、周囲環境の変化の影響を受けて上記寄与率Ｋが僅かに変化していることに因ることが分かり、このことから、この実施形態例では、前記寄与率データを自動的に補正する学習機能を備えている。以下に、この実施形態例において特徴的な寄与率データの自動補正の制御構成を示す。
【００４９】
出湯温度監視部２０は、出湯サーミスタ６により実測された出側の湯温Ｔoutを時々刻々と取り込んで、出湯湯温Ｔoutを監視する。
【００５０】
ずれ量検出部２１は、出湯サーミスタ６により実測された出側の湯温Ｔoutと、熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoとを時々刻々と取り込んで、それら取り込んだ温度情報に基づいて、上記実測出側湯温Ｔoutから上記推定出側湯温Ｔkasoを差し引いて上記実測出側湯温Ｔoutに対する上記推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺを求める。
【００５１】
補正指令部２３は、上記出湯温度監視部２０により監視された出湯湯温が予め定めた時間Δｔ（例えば、５秒間）、図３に示すように予め定めた温度幅Δｈｔ（例えば、１℃の幅）内に入っており、出湯湯温が安定していることを検知している状態で、上記ずれ量検出部２１により検出されたずれ量ΔＺが予め定めた許容範囲ΔＳ（例えば、０．５℃）から外れたときには、寄与率データを補正する必要があると判断し、寄与率データ補正指令を寄与率データ補正部２５に出力する。
【００５２】
寄与率データ補正部２５は、上記寄与率データ補正指令を受け取ると、ずれ量検出部２１により検出されたずれ量ΔＺを取り込み、また、ずれ量ΔＺに基づいて前記寄与率データを補正するための予め与えられている補正データ、および、前記寄与率データをデータ格納部２４から読み出し、上記ずれ量ΔＺと補正データに基づき、上記寄与率データを補正する。
【００５３】
具体的には、例えば、ずれ量ΔＺに応じたシフト量のデータが補正データとしてデータ格納部２４に与えられ、寄与率データ補正部２５は、取り込んだずれ量ΔＺを上記補正データに照らし合わせてずれ量ΔＺに対応したシフト量を求め、図２の実線Ｌに示すような寄与率データを上記求めたシフト量だけシフトさせて、例えば、図２の鎖線Ｌ’に示すように補正する。
【００５４】
寄与率データ補正部２５は、上記の如く補正した後の寄与率データをデータ格納部２４の寄与率データに上書きする。
【００５５】
上記のように、寄与率データをずれ量ΔＺに応じて自動的に補正する学習機能を備えたことによって、環境変化等に応じて寄与率が変化したことにより推定出側湯温Ｔkasoが実測出側湯温Ｔoutから許容範囲を越えてずれてしまった場合に、そのずれ量ΔＺに応じて寄与率データを自動的に補正することができるので、補正後の寄与率データに基づいた推定出側湯温Ｔkasoは実測出側湯温Ｔoutに一致する方向に修正され、実測の出側の湯温にほぼ一致した出側の湯温を推定検出することが可能となり、推定出側湯温Ｔkasoが実際の出側湯温からずれているという状態が長時間に亙って継続することが防止され、前記したような給湯設定温度Ｔspからずれた温度に出湯湯温が安定してしまうという問題を確実に回避することができる。
【００５６】
また、実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺが予め許容範囲ΔＳを越えたときにのみ、上記寄与率データの補正を行うので、環境変化等により寄与率が明らかに変化したと判断されたときにのみ、寄与率データの補正を行うこととなり、例えば、寄与率に関係なく、実測出側湯温Ｔoutや推定出側湯温Ｔkasoの情報を伝達する信号のノイズ等の影響によって推定出側湯温Ｔkasoがずれたときにはそのずれ量は少ないことから、そのような場合には寄与率データの補正は行われず、寄与率データが無駄に補正されてしまうという問題を防止することができる。
【００５７】
なお、上記第１の実施形態例では、燃焼熱量制御部２６の制御構成は、熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoに基づいた燃焼熱量制御を行うことが可能な構成であればよく、上記制御構成に限定されるものではない。例えば、上記の如く実測出側湯温Ｔoutに基づいた燃焼熱量制御と推定出側湯温Ｔkasoに基づいた燃焼熱量制御とを切り換えて燃焼熱量制御を行うのではなく、上記推定出側湯温Ｔkasoに基づいた燃焼熱量制御のみで燃焼熱量を制御してもよい。この場合にも、上記の如く実際の出側の湯温にほぼ一致した湯温を推定検出することができるので、給湯設定温度Ｔspからずれた湯温に出湯湯温が安定してしまうという問題は回避される。
【００５８】
以下に、第２の実施形態例を説明する。この実施形態例の燃焼機器は前記第１の実施形態例に示した給湯器と同様な管路構成を有し、図６の実線Ｌに示すような寄与率データを、異なる２点の燃焼熱量にそれぞれ対応した寄与率を利用して、自動的に補正する制御構成を備えたことを特徴としている。図４にはこの第２の実施形態例において特徴的な制御構成がブロック図により示されている。図４に示すように、この実施形態例に示す制御装置１３は、出湯温度監視部２０とずれ量検出部２１と熱交換器出側湯温推定検出部２２と補正指令部２３とデータ格納部２４と寄与率データ補正部２５と燃焼熱量制御部２６と寄与率検出部３２と傾き検出部３３とを有して構成されている。なお、この実施形態例の説明において、出湯温度監視部２０とずれ量検出部２１と熱交換器出側湯温推定検出部２２と燃焼熱量制御部２６の構成は前記第１の実施形態例と同様であり、ここでは、その重複説明は省略する。
【００５９】
補正指令部２３は、出湯温度監視部２０により監視された出湯温度Ｔoutの情報に基づき、出湯湯温Ｔoutが予め定めた時間Δｔ（例えば、５秒間）、予め定めた温度幅Δｈｔ（例えば、１℃の幅）内に入っており、出湯湯温が安定していることを検知している状態で、ずれ量検出部２１により検出されたずれ量ΔＺが予め定めた許容範囲ΔＳ（例えば、０．５℃）から外れたときには、寄与率データを補正する必要があると判断し、寄与率データ補正指令を寄与率検出部３２に出力する。
【００６０】
寄与率検出部３２は、上記寄与率データ補正指令を受けると、燃焼熱量制御部２６から燃焼熱量Ｐ１の情報を取り込み、また、入水サーミスタ５により検出された入水温度Ｔinを、熱交サーミスタ１５により検出された給湯熱交換器２内の湯温Ｔz1を、出湯サーミスタ６により実測された出側の湯温Ｔoutをそれぞれ取り込み、それら取り込んだ温度情報に基づき、下式（２）の演算に従って、寄与率Ｋ１’を検出する。
【００６１】
Ｋ１’＝（Ｔz1−Ｔin）／（Ｔout−Ｔin)・・・・・（２）
【００６２】
寄与率検出部３２は上記の如く検出した寄与率Ｋ１’を上記燃焼熱量Ｐ１に対応させてデータ格納部２４に格納する。また、寄与率検出部３２はカウンター（図示せず）を内蔵しており、上記寄与率Ｋ１’を検出したときに、上記カウンターをカウントアップしてカウンターを１にする。
【００６３】
寄与率検出部３２は、上記寄与率Ｋ１’を検出した後に、つまり、カウンターが１である状態のときには、燃焼熱量制御部２６から時々刻々と燃焼熱量情報を取り込み、この取り込んだ燃焼熱量を上記寄与率Ｋ１’を求めたときの燃焼熱量Ｐ１に比較し、出湯湯温が安定しており実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺが許容範囲ΔＳから外れていると補正指令部２３により検知されている状態で、上記取り込んだ燃焼熱量が上記燃焼熱量Ｐ１よりも予め定めた設定範囲ΔＰ（例えば、３０％）以上離れた燃焼熱量でバーナ１が燃焼していると判断したときには、このときの入水温度Ｔinと、熱交換器内の湯温Ｔz1と、実測出側湯温Ｔoutとを利用して、上記同様にして、寄与率Ｋ２’を求める。
【００６４】
寄与率検出部３２は、上記求めた寄与率Ｋ２’と、該寄与率Ｋ２’を求めたときの燃焼熱量Ｐ２とを対応させてデータ格納部２４に格納し、また、傾き検出部３３に傾き検出指令を発する。
【００６５】
傾き検出部３３は、上記傾き検出指令を受け取ると、データ格納部２４に格納されている寄与率Ｋ１’，Ｋ２’と、それら寄与率に対応した燃焼熱量Ｐ１，Ｐ２とに基づいて、下式（３）の演算により、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きＭを求める。
【００６６】
Ｍ＝（Ｋ２’−Ｋ１’）／（Ｐ２−Ｐ１）・・・・・（３）
【００６７】
傾き検出部３３は上記求めた傾きＭの情報を寄与率データ補正部２５に出力する。寄与率データ補正部２５は、上記傾きＭを受け取ると、データ格納部２４から図６の実線に示すような一次関数の寄与率データと上記求めた寄与率Ｋ１’，Ｋ２’を読み出し、上記寄与率データの傾きを上記求めた傾きＭに修正すると共に、それぞれ対応した燃焼熱量Ｐ１，Ｐ２の寄与率データの寄与率Ｋ１，Ｋ２を上記検出した寄与率Ｋ１’，Ｋ２’に一致させる方向に移動させ寄与率データの自動補正を行い、この補正された例えば図６の鎖線に示すような寄与率データをデータ格納部２４の寄与率データに上書きする。
【００６８】
寄与率データ補正部２５は、上記の如く、寄与率データの補正が終了したときに、上記カウンターをクリアにし、次の寄与率データの補正に備える。
【００６９】
第２の実施形態例において特徴的な寄与率データの補正構成は上記のように構成されており、以下に、寄与率データの補正動作の一例を図５のフローチャートに基づいて簡単に説明する。まず、ステップ１０１で、水量センサＦＳにより給水通路３の通水オンが検出されているか否かを判断し、給水通路３の通水オンが検知されたと判断したときには、ステップ１０２で、バーナ１の燃焼が行われているか否かを燃焼火炎を検知するフレームロッド電極（図示せず）から出力されるフレームロッド電流に基づいて判断し、バーナ１の燃焼が行われていると判断したときには給湯が行われていると判断し、ステップ１０３で、出湯湯温Ｔoutが予め定めた時間Δｔの間、予め定めた温度幅Δｈｔ内にあり出湯湯温Ｔoutが安定しているか否かを判断する。
【００７０】
出湯湯温Ｔoutが安定していると判断したときには、ステップ１０４で、熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定出側の湯温Ｔkasoを求め、ステップ１０５で、この給湯運転中に、寄与率データの補正が行われたことを示す補正済フラグ１が立っているか否かを判断し、補正済フラグ１が立っていないと判断したときには、ステップ１０６で、実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺを予め定めた許容範囲ΔＳ内に比較し、上記ずれ量ΔＺが許容範囲ΔＳ内に入っているか否かを判断する。
【００７１】
上記ずれ量ΔＺが許容範囲ΔＳから外れていると判断したときには、データ格納部２４に格納されている寄与率データの補正を行う必要があると判断し、ステップ１０７で、寄与率データを補正するのに用いる寄与率Ｋ１’を検出したことを示すカウンター１であるか否かを判断する。
【００７２】
カウンターが１でないと判断したときには、ステップ１０８で、寄与率検出部３２により寄与率Ｋ１’を求め、この求めた寄与率Ｋ１’をこの寄与率Ｋ１’を求めたときの燃焼熱量Ｐ１に対応させてデータ格納部２４に格納し、ステップ１０９で、カウンターをカウントアップしてカウンターを１にする。
【００７３】
その後、ステップ１１０で、水量センサＦＳにより給水通路３の通水が検出されているか否かの判断を行い、通水が検出され給湯が継続されていることを検知したときには、前記ステップ１０１以降の動作を繰り返し行う。出湯湯温Ｔoutが安定し実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺが許容範囲ΔＳから外れている状態が継続しており、前記ステップ１０７で、カウンターが１であると判断したときには、ステップ１１１で、燃焼熱量の情報を取り込み、該取り込んだ燃焼熱量を前記寄与率Ｋ１’を求めたときの燃焼熱量Ｐ１に比較し、上記取り込んだ燃焼熱量が上記燃焼熱量Ｐ１から設定範囲ΔＰ以上離れているか否かを判断する。
【００７４】
取り込んだ燃焼熱量が燃焼熱量Ｐ１から設定範囲ΔＰ以上離れていないと判断したときには、前記ステップ１１０以降の動作を繰り返し行い、燃焼熱量が燃焼熱量Ｐ１から設定範囲ΔＰ以上離れていると判断したときには、ステップ１１２で、前記同様に寄与率Ｋ２’を検出し、該検出した寄与率Ｋ２’と該寄与率Ｋ２’に対応した燃焼熱量Ｐ２とをデータ格納部２４に格納する。
【００７５】
次に、ステップ１１３で、上記検出した寄与率Ｋ１’，Ｋ２’とそれら寄与率に対応した燃焼熱量Ｐ１，Ｐ２とに基づき、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きＭを検出する。そして、ステップ１１４で、データ格納部２４に格納されている寄与率データを読み出し、この寄与率データの傾きを上記求めた傾きＭに修正し、上記燃焼熱量Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ対応する寄与率データの寄与率Ｋ１，Ｋ２を上記検出した寄与率Ｋ１’，Ｋ２’に一致させる方向に移動させて寄与率データの補正を行って、その補正後の寄与率データをデータ格納部２４の寄与率データに上書きし、寄与率データの補正を行ったことを示す補正済のフラグを立てる。
【００７６】
その後、ステップ１１０以降の動作を繰り返して行う。上記の如く、補正済フラグが立てられた後には、前記ステップ１０５での補正済フラグの有無判断動作によって、フラグ有りと判断されることから、同給湯運転中には、寄与率データの補正は再度行われない。
【００７７】
前記ステップ１１０で、流水オフが検出されたときには、給湯が停止したと判断し、ステップ１１５で、補正済フラグが立っているか否かを判断し、補正済フラグが立っているときには、前記カウンターをクリアすると共に、補正済フラグを倒して次の寄与率データの補正に備える。また、補正済フラグが立っていないときには、今回の給湯運転時には、寄与率データの補正が行われなかった、又は、寄与率データの補正を行うための寄与率データＫ１’の検出だけが行われた状態であり、次の給湯運転時に、上記寄与率データの補正の続きを行う必要が有ると判断して、カウンターはそのままで次の給湯運転に備える。
【００７８】
この実施形態例によれば、前記第１の実施形態例と同様な効果を奏することができる上に、異なる２点の燃焼熱量に対応した寄与率を利用して寄与率データを補正するので、一次関数である寄与率データの傾きをも修正することができ、より正確に寄与率データの補正を行うことが可能となる。
【００７９】
なお、この発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記各実施形態例では、熱交サーミスタ１５は給湯熱交換器２における下段の管路１７の水流温度を検出するように設けられていたが、上段の管路１８の湯水流温度を検出するように熱交サーミスタ１５を設けてもよい。この場合には、熱交サーミスタ１５の湯温検出部位における寄与率Ｋは、図７の実線Ｎに示すように、燃焼熱量が小さくなるに従って小さくなる。この場合にも、前記各実施形態例と同様にして、寄与率データの補正を行うことができ、寄与率データの補正を行うことによって前記各実施形態例と同様な効果を奏することができる。
【００８０】
また、上記第２の実施形態例では、出湯湯温Ｔoutが安定し、実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺが予め定めた許容範囲ΔＳから外れていると検知したときに、寄与率検出部３２は、そのときの燃焼熱量Ｐ１に対する寄与率Ｋ１’を求め、その後、上記燃焼熱量Ｐ１よりも設定範囲ΔＰ以上離れた燃焼熱量でバーナ１が燃焼を行っているときに、寄与率Ｋ２’を検出していたが、第１の燃焼熱量Ｐ１と該燃焼熱量Ｐ１から予め定めた燃焼熱量ΔＰ分だけ離れた第２の燃焼熱量Ｐ２とを予め定めておき、上記の如く出湯湯温Ｔoutが安定している状態で寄与率データの補正を行う必要があると判断した以降に、寄与率検出部３２は、上記第１の燃焼熱量Ｐ１でバーナ１が燃焼を行っているときの寄与率Ｋ１’を検出し、また、第２の燃焼熱量Ｐ２でバーナ燃焼を行っているときの寄与率Ｋ２’を検出するようにしてもよい。この場合にも、上記検出された寄与率Ｋ１’，Ｋ２’に基づいて前記第２の実施形態例と同様に、寄与率データの補正を行う。また、上記の如く、寄与率データを補正するための寄与率を検出するときの燃焼熱量を予め定めたときには、予め定めた手法により上記設定の燃焼熱量を可変設定してもよい。
【００８１】
上記各実施形態例では、出湯温度監視部２０は、出湯サーミスタ６により実測された出側の湯温Ｔoutを監視していたが、熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoを監視するようにしてもよい。この場合には、補正指令部２３は上記推定出側湯温Ｔkasoに基づいて出湯湯温が安定しているか否かを判断することになる。
【００８２】
さらに、上記第２の実施形態例では、寄与率データの補正を行う場合には、傾き検出部３３は、異なる２点の燃焼熱量に対応した寄与率を利用して傾きＭを検出し、この求めた傾きＭを寄与率データ補正部２５に出力していたが、例えば、２点以上の互いに異なる燃焼熱量に対応した複数の寄与率を求め、それら寄与率から予め定めた手法により燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きＭを求めるようにしてもよい。
【００８３】
さらに、実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoがずれた場合に、そのときの燃焼熱量Ｐと、入水温度Ｔinと、熱交サーミスタ１５の検出湯温Ｔz1と、出湯サーミスタ６の実測湯温Ｔoutとを取り込み、前記したように寄与率Ｋ’を算出し、この寄与率Ｋ’を算出したときの上記燃焼熱量Ｐに対応する寄与率データの寄与率が上記算出した寄与率Ｋ’に一致する方向に寄与率データをシフトさせて寄与率データの補正を行ってもよい。
【００８４】
さらに、上記各実施形態例では、寄与率データはグラフデータにより与えられていたが、例えば、燃焼熱量の大きさに応じて寄与率を求めるための演算式データの形式により与えてもよい。この場合、例えば、寄与率をＫと表し、燃焼熱量をＰと表し、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きをｍと表し、係数をｎと表したときには、寄与率データは次式（４）に示すように表される。
【００８５】
Ｋ＝ｍ×Ｐ＋ｎ・・・・・（４）
【００８６】
寄与率データが演算式により与えられている場合には、上記第１の実施形態例に示したように求められたシフト量を上式（４）の係数ｎに加算して変化させることによって、上記第１の実施形態例と同様に、寄与率データを補正することができる。また、上記第２の実施形態例と同様にして検出した傾きＭに上記傾きｍを修正し、また、検出した寄与率Ｋ１’又はＫ２’と、それに対応する燃焼熱量Ｐ１又はＰ２と、上記検出した傾きＭとを利用して、下記の式（５）の演算により補正後の係数ｎ’を求め、上記係数ｎを補正後の係数ｎ’に修正することで、つまり、寄与率データを移動させることで上記第２の実施形態例と同様に寄与率データを補正することができる。
【００８７】
ｎ＝Ｋ１’−Ｍ×Ｐ１・・・・・（５）
【００８８】
さらに、上記実施形態例では図１０に示す給湯器を例にして説明したが、湯を作り出す熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、入水温度検出手段とを有し、寄与率データを利用して推定検出された熱交換器の出側の湯温に基づいたバーナ燃焼熱量制御が可能な制御構成を備えた給湯機能付きの燃焼機器であれば、この発明は適用することができる。例えば、給湯通路４と浴槽とを連通接続する湯張り通路を設け、給湯熱交換器２により作られた湯を上記湯張り通路を通して浴槽に注湯する湯張り機能と、給湯機能とを備えた燃焼機器や、上記給湯機能に加えて風呂の追い焚き機能を備えた燃焼機器にも本発明は適用することができる。
【００８９】
【発明の効果】
この発明によれば、熱交換器出側湯温推定検出手段により寄与率データを利用して推定検出された熱交換器の出側の湯温が実測の熱交換器の出側の湯温から外れてしまった場合に、寄与率データを自動的に補正する寄与率データ補正部を設けたので、環境変化等に応じて変化する寄与率のデータを自動的に補正し学習することができ、このことによって、推定検出される出側の湯温を実測の出側の湯温に一致させる方向に修正することができ、環境変化の影響を殆ど受けずに正確な出側の湯温を推定検出することができる。
【００９０】
このように、環境変化等の影響を受けずに出側の湯温を正確に推定検出することができることから、この推定検出された出側の湯温に基づいた燃焼熱量制御により出湯湯温を給湯設定温度に精度良く制御することができる。
【００９１】
異なる２点の燃焼熱量に対応した寄与率を利用して寄与率データを補正するものにあっては、寄与率データの傾きをも修正することができ、より一層正確に寄与率データの補正を行うことができる。
【００９２】
実測された出側の湯温に対する推定検出された出側の湯温のずれ量が予め定めた許容範囲から外れているときにのみ、寄与率データの補正を行うものにあっては、例えば、寄与率の変化に関係なく上記実測の出側の湯温に対して推定の出側の湯温がずれてしまった場合のように上記実測の出側の湯温に対する推定の出側の湯温のずれが少ないときには寄与率データの補正は行われず、環境変化等によって寄与率データの補正が必要であると推定されたときにのみ、寄与率データの補正を行うことができ、寄与率データ関係なく推定の出側の湯温がずれた場合に寄与率データの補正が行われるという無駄を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】上記第１の実施形態例において特徴的な制御構成を示すブロック図である。
【図２】給湯熱交換器の下段の管路の水流温度を検出するように熱交サーミスタを設けた場合における寄与率データの一例と、第１の実施形態例に示した寄与率データの補正により補正された後の寄与率データの一例とを示すグラフである。
【図３】出湯湯温の安定した状態を示すグラフである。
【図４】第２の実施形態例において特徴的な制御構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態例において特徴的な寄与率データ補正動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】寄与率データの一例と、第２の実施形態例に示した寄与率データ補正動作により補正された後の寄与率データの一例とを示すグラフである。
【図７】給湯熱交換器の上段の管路の水流温度を検出するように熱交サーミスタを設けた場合における熱交サーミスタの湯温検出部位における寄与率データの一例を示すグラフである。
【図８】推定検出された出側の湯温Ｔkasoを利用した燃焼熱量制御構成の一例を示すブロック図である。
【図９】湯温変動の一例を示すグラフである。
【図１０】この発明を適用することができる燃焼機器の一例を示すモデル図である。
【図１１】給湯熱交換器の構造例を示すモデル図である。
【符号の説明】
１ バーナ
２ 給湯熱交換器
３ 給水通路
５ 入水サーミスタ
６ 出湯サーミスタ
１５ 熱交サーミスタ
２２ 熱交換器出側湯温推定検出部
２５ 寄与率データ補正部
３２ 寄与率検出部
３３ 傾き検出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、湯を作り出して給湯する燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０には燃焼機器である給湯器のシステム構成の一例がモデル図により示されている。この給湯器は、同図の実線に示すように、バーナ１と給湯の熱交換器２を有し、給湯熱交換器２の入側には水供給源から給湯熱交換器２に水を導くための給水通路３が連通接続され、また、給湯熱交換器２の出側には給湯通路４の一端側が接続され、この給湯通路４の他端側は台所やシャワー等の給湯場所に導かれている。上記給水通路３には該通路３の水温を検出する入水温度検出手段としての入水サーミスタ５と、通水流量を検出する水量センサＦＳとが設けられ、給湯通路４には該通路４から給湯される湯水温を検出する出側湯温検出手段としての出湯サーミスタ６が設けられている。
【０００３】
上記バーナ１には燃料ガスをバーナ１へ導くためのガス供給通路８が連通接続されており、このガス供給通路８には該通路の開閉を行う電磁弁１０，１１と、弁開度でもってバーナ１への供給燃料ガス量を制御する比例弁１２とが介設されている。
【０００４】
この給湯器には給湯運転を制御する制御装置１３が設けられ、この制御装置１３には給湯温度を設定するための給湯温度設定手段等が設けられたリモコン１４が信号接続されている。上記制御装置１３は次のように給湯運転を制御する。例えば、台所やシャワー等に導かれた給湯通路４の先端側に設けられた給湯栓（図示せず）が開栓され、給水通路３の通水が水量センサＦＳにより検出されると、電磁弁１０，１１を開弁してガス供給通路８からバーナ１に燃料ガスを供給してバーナ燃焼を開始させ、給湯される湯温がリモコン１４に設定されている給湯設定温度となるようにバーナ１の燃焼熱量を比例弁１２の弁開度を制御することによって（つまり、バーナ１への供給燃料ガス量を制御することによって）制御し、上記バーナ燃焼火炎の熱によって給湯熱交換器２の通水が加熱されて湯が作られ、該湯は給湯通路４を通って所望の給湯場所に供給される。そして、給湯栓が閉栓されて給水通路３の通水停止を水量センサＦＳが検出すると、電磁弁１１を閉弁してバーナ１の燃焼を停止し、給湯運転を終了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、給湯設定温度の湯を給湯するためのバーナ１の燃焼熱量制御手法の一つとして、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用した比例制御がある。上記比例制御を行うときには、例えば、入水サーミスタ５により入水温度Ｔinを、水量センサＦＳにより給水の流量Ｑを、出湯サーミスタ６により出湯湯温Ｔoutを、リモコン１４から給湯設定温度Ｔspをそれぞれ検出し、上記流量Ｑの入水温度Ｔinの水を給湯設定温度Ｔspに高めるのに必要なフィードフォワード熱量Ｐff（Ｐff＝（Ｔsp−Ｔin）×Ｑ／η（ηは予め定まる給湯熱交換器２の熱効率））と、給湯設定温度Ｔspに対する出湯温度Ｔoutのずれを補正するためのフィードバック熱量Ｐfb（Ｐfb＝Ｐ×（Ｔsp−Ｔout）×Ｑ／η（Ｐは比例定数））との合計熱量でもってバーナ１が燃焼を行うように比例弁１２の弁開度を制御してバーナ１の燃焼熱量制御を行う。
【０００６】
しかしながら、上記の如く出湯サーミスタ６により検出された出湯湯温Ｔoutを利用して上記比例制御を行うと、例えば、何らかの理由により給湯熱交換器２内の湯温が給湯設定温度Ｔspの湯を給湯するための湯温からずれてしまった場合に、その湯温変動が生じてから該湯温変動の湯温が出湯サーミスタ６により検出されて上記湯温変動を補正するための燃焼熱量制御が行われるまでに時間がかかり、このことに起因して出湯湯温Ｔoutの変動に対する燃焼熱量制御の応答性が悪いという問題が生じる。
【０００７】
上記のように、燃焼熱量制御の応答性が悪い場合には、出湯湯温Ｔoutの変動を収束するのに時間がかかるという問題があり、湯の利用者に湯温変動に対する不快感を与える虞がある。
【０００８】
そこで、上記燃焼熱量制御の応答性を改善する手段として、本出願人等は、次のような手段を提案している。例えば、給湯熱交換器２を流れる湯水流温度を検出する図１０の点線に示すような熱交換器湯温検出手段としての熱交サーミスタ１５を設け、該熱交サーミスタ１５により検出された湯温Ｔz1と、入水サーミスタ５により検出された入水温度Ｔinと、予め定め与えられた寄与率Ｋとに基づいて、次に示す式（１）の演算により、給湯熱交換器２から流れ出る湯温を推定出側湯温Ｔkasoとして推定検出し、出湯サーミスタ６により実測された湯温Ｔoutを採用するのに代えて、上記推定検出された給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔkasoに基づいた比例制御により燃焼熱量の制御を行うことを提案している。
【０００９】
Ｔkaso＝（Ｔz1−Ｔin）／Ｋ＋Ｔin・・・・・（１）
【００１０】
上記寄与率Ｋとは、給湯熱交換器２の入側から出側に至るまでに湯水が受け取る吸熱熱量Ｐtlに対する給湯熱交換器２の入側から熱交サーミスタ１５の湯温検出部位に至るまでに湯水が受け取る吸熱熱量Ｐz1の割合（Ｋ＝Ｐz1／Ｐtl）である。
【００１１】
上記の如く、熱交サーミスタ１５により検出された湯温Ｔz1に基づいて給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔkasoを推定検出し該推定出側湯温Ｔkasoに基づいた比例制御を行うことによって、例えば、給湯熱交換器２内の湯温が給湯設定温度Ｔspの湯を給湯するための湯温からずれた場合に、その湯温変動を補正するための上記比例制御が直ちに行われることになり、給湯熱交換器２内の湯温変動に起因した出湯湯温変動に対する燃焼熱量制御の応答性を格段に向上させることが可能である。
【００１２】
しかしながら、上記の如く、推定検出された出側の湯温Ｔkasoは実際の出側の湯温Ｔoutからずれる場合があり、このような場合には、そのずれ量に応じた分だけ給湯設定温度Ｔspからずれた温度で出湯湯温Ｔoutが安定してしまい、給湯設定温度Ｔspの湯を安定供給することができないという問題が生じる。
【００１３】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、出湯湯温変動に対する燃焼熱量制御の応答性を向上させると共に、出湯湯温を精度良く給湯設定温度に制御することができる燃焼機器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、次のような構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、給水通路から供給された水を加熱して湯を作り出し該湯を出湯する熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、上記熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、上記熱交換器から流れ出る出側の湯温を実測する出側湯温検出手段と、上記熱交換器の入口から出口に至る管路の途中位置に設けられて熱交換器内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段とが設けられ、上記熱交換器の入側から出側に至るまでに湯水が吸熱する熱量に対する熱交換器の入側から上記熱交換器湯温検出手段の湯温検出部位に至るまでに湯水が吸熱する熱量の割合である寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられ、燃焼熱量に応じて前記寄与率データに基づき求められた寄与率と上記熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する熱交換器出側湯温推定検出部を備え、この熱交換器出側湯温推定検出手段により推定検出された出側の湯温に基づきバーナの燃焼熱量制御が可能な燃焼機器であって、上記出側湯温検出手段により実測された出側の湯温に対する上記熱交換器出側湯温推定検出部により推定検出された出側の湯温のずれ量に基づいて推定検出された出側の湯温を実測された出側の湯温に一致する方向に上記寄与率データを補正する寄与率データ補正部が設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１５】
第２の発明は、給水通路から供給された水を加熱して湯を作り出し該湯を出湯する熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、上記熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、上記熱交換器から流れ出る出側の湯温を実測する出側湯温検出手段と、上記熱交換器の入口から出口に至る管路の途中位置に設けられて熱交換器内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段とが設けられ、上記熱交換器の入側から出側に至るまでに湯水が吸熱する熱量に対する熱交換器の入側から上記熱交換器湯温検出手段の湯温検出部位に至るまでに湯水が吸熱する熱量の割合である寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられ、燃焼熱量に応じて前記寄与率データに基づき求められた寄与率と上記熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する熱交換器出側湯温推定検出部を備え、この熱交換器出側湯温推定検出手段により推定検出された出側の湯温に基づきバーナの燃焼熱量制御が可能な燃焼機器であって、バーナ燃焼中に寄与率データ補正指令が発せられたときに、上記出側湯温検出手段により実測された出側の湯温と、熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と、入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて、上記寄与率を求め、その後に、この寄与率を求めたときのバーナの燃焼熱量から予め定めた設定範囲以上離れた燃焼熱量でバーナが燃焼を行っているときに、再度、寄与率を求める寄与率検出部と；該寄与率検出部により求められた各寄与率と、それら寄与率を求めたときの燃焼熱量とに基づき、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きを求める傾き検出部と；上記寄与率データの傾きを上記傾き検出部により求められた傾きに修正すると共に、それぞれ対応した燃焼熱量の寄与率データの寄与率を上記求めた各寄与率に一致する方向に移動させて寄与率データの補正を行う寄与率データ補正部と；が設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１６】
第３の発明は、給水通路から供給された水を加熱して湯を作り出し該湯を出湯する熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、上記熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、上記熱交換器から流れ出る出側の湯温を実測する出側湯温検出手段と、上記熱交換器の入口から出口に至る管路の途中位置に設けられて熱交換器内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段とが設けられ、上記熱交換器の入側から出側に至るまでに湯水が吸熱する熱量に対する熱交換器の入側から上記熱交換器湯温検出手段の湯温検出部位に至るまでに湯水が吸熱する熱量の割合である寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられ、燃焼熱量に応じて前記寄与率データに基づき求められた寄与率と上記熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する熱交換器出側湯温推定検出部を備え、この熱交換器出側湯温推定検出手段により推定検出された出側の湯温に基づいたバーナの燃焼熱量制御が可能な燃焼機器であって、熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と、出側湯温検出手段により検出された出側の湯温と、入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて、バーナが予め定められた設定燃焼熱量で燃焼しているときに寄与率を求め、その後、上記設定燃焼熱量よりも予め定めた燃焼熱量分だけ離れた燃焼熱量でバーナ燃焼が行われたときに寄与率を求める寄与率検出部と；該寄与率検出部により求められた各寄与率と、それら寄与率を求めたときの燃焼熱量とに基づき、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きを求める傾き検出部と；上記寄与率データの傾きを上記傾き検出部により求められた傾きに修正すると共に、それぞれ対応した燃焼熱量の寄与率データの寄与率を上記求めた各寄与率に一致する方向に移動させて寄与率データの補正を行う寄与率データ補正部と；が設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１７】
第４の発明は、上記第１又は第２又は第３の発明を構成する寄与率データ補正部は、熱交換器から流れ出る湯温が安定している期間に出側湯温検出手段により実測された出側の湯温に対する熱交換器出側湯温推定検出部により推定検出された出側の湯温のずれ量が予め定めた許容範囲から外れているときにのみ、寄与率データの補正を行う構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１８】
上記構成の発明において、例えば、寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられており、熱交換器出側湯温推定検出部は、燃焼熱量に応じて上記寄与率データから求められた寄与率と、熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と、入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する。
【００１９】
寄与率は燃焼熱量の大きさに応じて可変することが本発明者等により解明されたことから、上記の如く、燃焼熱量の大きさに応じた寄与率を用いて熱交換器の出側の湯温を推定検出することによって、ほぼ正確な熱交換器の出側の湯温を推定検出することが可能となり、前記したような推定検出された出側の湯温が実際の出側の湯温からずれていることに起因した問題がほぼ回避される。
【００２０】
その上、この発明では、上記構成に加えて、燃焼機器を使用しながら上記寄与率データを補正する寄与率データ補正部を備えている。この寄与率データ補正部は、実測された出側の湯温に対する推定検出された出側の湯温のずれ量に応じて上記寄与率データを補正する。あるいは、寄与率データ補正部は、異なる２点の燃焼熱量にそれぞれ対応する寄与率を求め該求めた寄与率を利用して寄与率データを補正する。このように、本発明は、寄与率データの学習機能を備えている。例えば、夏季と冬季では入水温度等が格段に異なり、このような環境の変化によって燃焼熱量が同じでも上記寄与率が変化することが考えられ、このような環境変化に対応させて上記寄与率データを寄与率データ補正部により補正することができる。
【００２１】
上記のことから、環境変化等により寄与率が変化して推定検出された出側の湯温が実測された出側の湯温からずれた場合に、直ちに、上記寄与率データの補正が為されることで、推定検出された出側の湯温は実測された出側の湯温に一致する方向に修正され、推定検出された出側の湯温が実際の出側の湯温からずれている状態は継続せず、給湯設定温度からずれた温度に出湯湯温が安定してしまうという問題は防止される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づき説明する。
【００２３】
第１の実施形態例の燃焼機器は図１０に示す管路構成を有し、給湯熱交換器２内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段としての熱交サーミスタ１５が設けられている。ところで、図１１には給湯熱交換器の構造のモデル例が示されており、同図に示すように、給湯熱交換器２は、バーナ１の燃焼火炎に近い側の下段に曲折形成された管路１７と、バーナ１の燃焼火炎に遠い側の上段に曲折形成された管路１８とが連通接続され、それら管路１７，１８はフィンプレート１９に挿通された構成を有し、この実施形態例では、管路強度の観点から、予め定めた最大燃焼熱量でバーナ１を燃焼させたときにバーナ燃焼火炎から受け取る熱量が上記下段と上段の管路１７，１８の全領域に亙り等しくなるようにフィンプレート１９の切り欠き１６等が構成されており、また、給水通路３から供給された水は上記下段の管路１７を通った後に上段の管路１８を経て、給湯通路４に流れ出るように形成されており、上記熱交サーミスタ１５は、図１１の破線に示すように、上記下段の管路１７におけるＵ字管部分の湯温を検出するように設けられている。なお、上記以外の図１０に示す給湯器の管路構成の説明は前述したのでその重複説明は省略する。
【００２４】
図１には第１の実施形態例において特徴的な制御構成がブロック図により示されている。同図に示すように、この第１の実施形態例に示す制御装置１３は、出湯温度監視部２０と、ずれ量検出部２１と、熱交換器出側湯温推定検出部２２と、補正指令部２３と、データ格納部２４と、寄与率データ補正部２５と、燃焼熱量制御部２６とを有して構成されている。
【００２５】
ところで、前記の如く推定検出された出側の湯温Ｔkasoが実際の出側の湯温Ｔoutからずれる場合があり、その原因を本発明者等が究明したところ、寄与率Ｋが燃焼熱量の大きさに応じて可変することに因って、推定検出された出側の湯温Ｔkasoが実際の出側の湯温Ｔoutからずれることが分かった。
【００２６】
それというのは、予め定めた最大燃焼熱量近傍でバーナ１の燃焼を行っているときには、燃焼火炎は大きく立ち上がっていることから、燃焼火炎の熱は下段の管路１７だけでなく上段の管路１８にも十分に加えられ、下段の管路１７を流れる単位流量当たりの水流が燃焼火炎から吸熱する熱量と、上段の管路１８を流れる単位流量当たりの水流が燃焼火炎から吸熱する熱量とはほぼ等しくなるが、燃焼熱量が小さくなるに従って燃焼火炎は小さくなり、例えば、予め定めた最小燃焼熱量の近傍では燃焼火炎はとても小さく、燃焼火炎の熱は上段の管路１８に殆ど加えられず、燃焼火炎から給湯熱交換器２全体に吸熱される熱量のうちの殆どが下段の管路１７で吸熱されることになる。このことから、上記下段の管路１７に設けられた熱交サーミスタ１５の湯温検出部位における寄与率Ｋは、図２の実線Ｌに示すように、燃焼熱量が小さくなるに従って大きくなるというものである。
【００２７】
なお、この実施形態例では、予め定めた最小燃焼熱量を０％と設定し、燃焼熱量が増加するに従って％値が大きくなって予め定めた最大燃焼熱量が１００％となるように、燃焼熱量を％値に置き換えて示している。
【００２８】
上記の如く、寄与率Ｋは燃焼熱量の大きさに応じて可変することが分かったので、この実施形態例では、上記図２の実線Ｌに示すように燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率Ｋのデータが予め実験や演算等によって求められ寄与率データとしてデータ格納部２４に格納されている。この実施形態例では、上記寄与率データは一次関数により表される。
【００２９】
燃焼熱量制御部２６は、リモコン１４により設定されている給湯設定温度Ｔspの湯を給湯することができるように前述したような比例制御により比例弁１２の弁開度を制御してバーナの燃焼熱量を制御する構成を備えており、熱交換器出側湯温推定検出部２２は、上記燃焼熱量制御部２６から燃焼熱量の情報を時々刻々と取り込み、該取り込んだ燃焼熱量に対応する寄与率を前記データ格納部２４の寄与率データから求め、また、熱交サーミスタ１５から給湯熱交換器２内の湯温Ｔz1を、入水サーミスタ５から入水温度Ｔinをそれぞれ取り込んで、上記燃焼熱量に対応した寄与率Ｋと湯温Ｔz1と入水温度Ｔinとに基づいて、前記式（１）（Ｔkaso＝（Ｔz1−Ｔin）／Ｋsp＋Ｔin）の演算により、給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔkasoを推定検出し、この推定検出した出側の湯温Ｔkasoの情報を燃焼熱量制御部２６に出力する。
【００３０】
燃焼熱量制御部２６は、上記したように、給湯設定温度Ｔspの湯を給湯することができるようにバーナ１の燃焼熱量を制御する構成を有しており、この実施形態例では、上記熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoに基づいた燃焼熱量制御が可能な構成になっている。その一例を示す。
【００３１】
例えば、燃焼熱量制御部２６は、図８に示すように、偏差検出部２７と、燃焼熱量制御切り換え部２８と、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１とを有して構成されている。
【００３２】
実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０は、出湯サーミスタ６により実測された給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔoutを取り込んで、該実測出側湯温Ｔoutに基づいた前記比例制御により燃焼熱量を制御する。この実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０により燃焼熱量制御を行う場合には、実測された出湯湯温を用いるので、出湯湯温を給湯設定温度Ｔspに一致させる方向に精度良く燃焼熱量を制御することができる。
【００３３】
推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１は上記熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoを取り込み、該推定検出された出側の湯温Ｔkasoに基づいた前記比例制御により燃焼熱量を制御する構成を有している。この推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１により燃焼熱量制御を行う場合には、給湯熱交換器２内の湯温が給湯設定温度Ｔspの湯を出湯するための湯温からずれたときに、直ちに、その湯温変動が上記比例制御により補正されるので、出湯湯温変動に対する燃焼熱量制御の応答性を格段に向上させることができる。
【００３４】
この実施形態例では、上記実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１は共に比例と積分と微分の組み合わせによるＰＩＤ制御手法を用いて燃焼熱量制御を行う。なお、上記ＰＩＤ制御手法の説明は知られているので、その説明は省略する。
【００３５】
偏差検出部２７は上記リモコン１４に設定されている給湯設定温度Ｔspと、上記熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側湯温Ｔkasoとを取り込み、この取り込んだ推定出側湯温Ｔkasoから上記取り込んだ給湯設定温度Ｔspを差し引いて給湯設定温度Ｔspに対する上記推定出側湯温Ｔkasoの偏差ΔＴを求め、この偏差ΔＴの情報を燃焼熱量制御切り換え部２８に出力する。
【００３６】
この実施形態例では、上記実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御を上記偏差ΔＴの大きさによって切り換える構成を備えており、図９に示す下限値ｈk1（例えば、−３℃）から上限値ｈj1（例えば、＋３℃）までの範囲ΔＨsyが実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御から推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御への切り換えを決定する設定範囲として設定され、また、図９に示す下限値ｈk2（例えば、−１℃）から上限値ｈj2（例えば、＋１℃）までの範囲ΔＨzyが上記推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御から実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御への切り換えを決定する設定範囲として設定されている。
【００３７】
燃焼熱量制御切り換え部２８は、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１の各動作情報を取り込み、それら情報に基づき実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０により燃焼熱量制御が行われていると検知しているときには、偏差検出部２７から加えられた偏差ΔＴを上記設定範囲ΔＨsyに比較して、偏差ΔＴが設定範囲ΔＨsy以内であるか否かを判断し、偏差ΔＴが上記設定範囲ΔＨsy以内であると判断したときには、出湯湯温はほぼ給湯設定温度Ｔspであり、出湯湯温を精度良く給湯設定温度Ｔspに制御するために実測出側湯温Ｔoutに基づいた燃焼熱量制御を行わせる状態であると判断して、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御を継続して行わせる。
【００３８】
また、燃焼熱量制御切り換え部２８は、上記偏差ΔＴが設定範囲ΔＨsyから外れていると判断したときには、出湯湯温が給湯設定温度Ｔspよりも大幅にずれると判断し、出湯湯温の変動を応答性良く回復するために推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御を行う必要があると判断して、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０から推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１へ燃焼熱量制御を切り換える。
【００３９】
燃焼熱量制御切り換え部２８は、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御が行われていると検知しているときには、上記偏差検出部２７から加えられる偏差ΔＴを上記設定範囲ΔＨzyに比較して、上記偏差ΔＴが設定範囲ΔＨzy以内であるか否かを判断し、上記偏差ΔＴが設定範囲ΔＨzyから外れていると判断したときには、出湯湯温は給湯設定温度Ｔspから大きくずれる状態であると判断し、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御を継続して行わせ、上記偏差ΔＴが上記設定範囲ΔＨzy以内であると判断したときには、出湯湯温変動はほぼ抑制されたので、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御を行って出湯湯温を精度良く給湯設定温度Ｔspに一致させる必要があると判断して、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１から実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０に燃焼熱量制御を切り換える。
【００４０】
この実施形態例では、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１により燃焼熱量制御を行うときには、出湯湯温が給湯設定温度Ｔspよりも許容範囲を越えて大きく変動すると推定された場合であることから、出湯湯温を給湯設定温度Ｔspに向けて大きく変動させ給湯設定温度Ｔspに早く近付けるために燃焼熱量の制御量を大きくする必要があり、このことから、ＰＩＤ制御のＰＩＤ定数である比例定数と積分定数と微分定数のうちの１つ以上の定数を大きく設定する。また、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０により燃焼熱量制御を行うときには、出湯湯温は給湯設定温度Ｔspの近傍温度であることから、燃焼熱量の制御量を小さくして出湯湯温を微少に制御して給湯設定温度に精度良く一致させることを容易とするために、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０によるＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１によるＰＩＤ制御のＰＩＤ定数よりも小さく設定する。
【００４１】
上記燃焼熱量制御切り換え部２８の切り換え動作の一例を簡単に示す。例えば、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御により出湯湯温が給湯設定温度Ｔspに安定している状態から給湯熱交換器２内の湯温が変動して、上記偏差ΔＴが図９に示す点Ａよりも大きくなったことが検知されたときには、出湯湯温が給湯設定温度Ｔspから大幅に変動すると推定されることから、燃焼熱量制御切り換え部２８は実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０から推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１へ燃焼熱量制御を切り換える。その後、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１の燃焼熱量制御により出湯湯温が給湯設定温度Ｔspに向けて修正され上記偏差ΔＴが点Ｂ以下に低下したことが検知されたときには、出湯湯温は給湯設定温度Ｔspの近傍の温度に回復したと判断して、燃焼熱量制御切り換え部２８は推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１から実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０へ燃焼熱量制御を切り換えて出湯湯温が給湯設定温度Ｔspに一致するように微小な燃焼熱量制御を行う。
【００４２】
上記の如く、給湯熱交換器２内の湯温が変動して出湯湯温が給湯設定温度Ｔspから大きくずれると判断されたときには、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御へ切り換えられるので、給湯熱交換器２内の湯温が給湯設定温度Ｔspの湯を給湯するための湯温から大幅に変動して出湯湯温変動が生じると推定されたときには、上記給湯熱交換器２内の湯温変動の発生直後に、その湯温変動が上記推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御により補正されることとなり、出湯湯温変動に対する燃焼熱量制御の応答性を格段に向上させることができ、出湯湯温変動を非常に短い時間で抑制してほぼ給湯設定温度Ｔspに回復させることが可能である。
【００４３】
また、出湯湯温が給湯設定温度Ｔsp又はその近傍温度であると判断されたときには、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御が行われるので、実測出側温度に基づいて出湯湯温を給湯設定温度Ｔspに確実に一致させ、給湯設定温度Ｔspの湯を安定供給することが可能となり、前記したように出湯湯温が給湯設定温度Ｔspからずれた湯温で安定してしまうという問題を回避することができる。
【００４４】
さらに、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０の燃焼熱量制御に用いられるＰＩＤ定数を小さく設定するので、ほぼ給湯設定温度の湯が出湯しているときには、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量の制御量が小さく出湯湯温を小さく変動させることができ、このことに起因して、給湯湯温を給湯設定温度Ｔspに精度良く一致させることが容易となる。
【００４５】
さらに、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１の燃焼熱量制御に用いられるＰＩＤ定数を大きく設定するので、出湯湯温が給湯設定温度Ｔspから大幅にずれるときには、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量の制御量が大きく出湯湯温を給湯設定温度Ｔspに向けて大きく変動させることが可能となり、出湯湯湯温を給湯設定温度Ｔspにより早く近付けることができる。
【００４６】
なお、上記燃焼熱量制御の例では、図９に示す範囲ΔＨzyの上限値ｈj2から範囲ΔＨsyの上限値ｈj1までの偏差ΔＴの領域、および、範囲ΔＨzyの下限値ｈk2から範囲ΔＨsyの下限値ｈk1までの偏差ΔＴの領域は実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御と、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御とがオーバーラップする領域であったが、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御と、推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御とがオーバーラップする領域を設けなくてもよい。
【００４７】
例えば、図９に示す偏差ΔＴがｈk2以上かつｈj2未満の領域は上記実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０による燃焼熱量制御が行われる範囲とし、偏差ΔＴがｈj2以上かつｈj1未満の領域、および、ｊk1以上かつｈk2未満の領域は推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１による燃焼熱量制御が行われる範囲とし、それ以外の偏差ΔＴの領域はフィードフォワード制御による燃焼熱量制御を行う範囲として設定してもよい。この場合には実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１に加えて、入水サーミスタ５の検出入水温を持つ水量センサＦＳの検出流量の通水を給湯設定温度に高めるのに必要なフィードフォワード燃焼熱量に基づき燃焼熱量制御を行うフィードフォワード燃焼熱量制御部を設け、上記データに基づき、実測湯温採用式燃焼熱量制御部３０と推定湯温採用式燃焼熱量制御部３１とフィードフォワード燃焼熱量制御部とが切り換え制御される。
【００４８】
ところで、前記の如く、燃焼熱量の大きさに応じた寄与率Ｋを利用して給湯熱交換器２の出側の湯温Ｔkasoを推定検出したのにも拘らず、推定検出された出側の湯温Ｔkasoが実際の出側の湯温Ｔoutから僅かにずれることがある。それは、冬季には給湯熱交換器２に供給される入水の温度Ｔinは非常に低くなり、また、夏季の入水温度Ｔinは高くなるというように、周囲環境の変化の影響を受けて上記寄与率Ｋが僅かに変化していることに因ることが分かり、このことから、この実施形態例では、前記寄与率データを自動的に補正する学習機能を備えている。以下に、この実施形態例において特徴的な寄与率データの自動補正の制御構成を示す。
【００４９】
出湯温度監視部２０は、出湯サーミスタ６により実測された出側の湯温Ｔoutを時々刻々と取り込んで、出湯湯温Ｔoutを監視する。
【００５０】
ずれ量検出部２１は、出湯サーミスタ６により実測された出側の湯温Ｔoutと、熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoとを時々刻々と取り込んで、それら取り込んだ温度情報に基づいて、上記実測出側湯温Ｔoutから上記推定出側湯温Ｔkasoを差し引いて上記実測出側湯温Ｔoutに対する上記推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺを求める。
【００５１】
補正指令部２３は、上記出湯温度監視部２０により監視された出湯湯温が予め定めた時間Δｔ（例えば、５秒間）、図３に示すように予め定めた温度幅Δｈｔ（例えば、１℃の幅）内に入っており、出湯湯温が安定していることを検知している状態で、上記ずれ量検出部２１により検出されたずれ量ΔＺが予め定めた許容範囲ΔＳ（例えば、０．５℃）から外れたときには、寄与率データを補正する必要があると判断し、寄与率データ補正指令を寄与率データ補正部２５に出力する。
【００５２】
寄与率データ補正部２５は、上記寄与率データ補正指令を受け取ると、ずれ量検出部２１により検出されたずれ量ΔＺを取り込み、また、ずれ量ΔＺに基づいて前記寄与率データを補正するための予め与えられている補正データ、および、前記寄与率データをデータ格納部２４から読み出し、上記ずれ量ΔＺと補正データに基づき、上記寄与率データを補正する。
【００５３】
具体的には、例えば、ずれ量ΔＺに応じたシフト量のデータが補正データとしてデータ格納部２４に与えられ、寄与率データ補正部２５は、取り込んだずれ量ΔＺを上記補正データに照らし合わせてずれ量ΔＺに対応したシフト量を求め、図２の実線Ｌに示すような寄与率データを上記求めたシフト量だけシフトさせて、例えば、図２の鎖線Ｌ’に示すように補正する。
【００５４】
寄与率データ補正部２５は、上記の如く補正した後の寄与率データをデータ格納部２４の寄与率データに上書きする。
【００５５】
上記のように、寄与率データをずれ量ΔＺに応じて自動的に補正する学習機能を備えたことによって、環境変化等に応じて寄与率が変化したことにより推定出側湯温Ｔkasoが実測出側湯温Ｔoutから許容範囲を越えてずれてしまった場合に、そのずれ量ΔＺに応じて寄与率データを自動的に補正することができるので、補正後の寄与率データに基づいた推定出側湯温Ｔkasoは実測出側湯温Ｔoutに一致する方向に修正され、実測の出側の湯温にほぼ一致した出側の湯温を推定検出することが可能となり、推定出側湯温Ｔkasoが実際の出側湯温からずれているという状態が長時間に亙って継続することが防止され、前記したような給湯設定温度Ｔspからずれた温度に出湯湯温が安定してしまうという問題を確実に回避することができる。
【００５６】
また、実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺが予め許容範囲ΔＳを越えたときにのみ、上記寄与率データの補正を行うので、環境変化等により寄与率が明らかに変化したと判断されたときにのみ、寄与率データの補正を行うこととなり、例えば、寄与率に関係なく、実測出側湯温Ｔoutや推定出側湯温Ｔkasoの情報を伝達する信号のノイズ等の影響によって推定出側湯温Ｔkasoがずれたときにはそのずれ量は少ないことから、そのような場合には寄与率データの補正は行われず、寄与率データが無駄に補正されてしまうという問題を防止することができる。
【００５７】
なお、上記第１の実施形態例では、燃焼熱量制御部２６の制御構成は、熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoに基づいた燃焼熱量制御を行うことが可能な構成であればよく、上記制御構成に限定されるものではない。例えば、上記の如く実測出側湯温Ｔoutに基づいた燃焼熱量制御と推定出側湯温Ｔkasoに基づいた燃焼熱量制御とを切り換えて燃焼熱量制御を行うのではなく、上記推定出側湯温Ｔkasoに基づいた燃焼熱量制御のみで燃焼熱量を制御してもよい。この場合にも、上記の如く実際の出側の湯温にほぼ一致した湯温を推定検出することができるので、給湯設定温度Ｔspからずれた湯温に出湯湯温が安定してしまうという問題は回避される。
【００５８】
以下に、第２の実施形態例を説明する。この実施形態例の燃焼機器は前記第１の実施形態例に示した給湯器と同様な管路構成を有し、図６の実線Ｌに示すような寄与率データを、異なる２点の燃焼熱量にそれぞれ対応した寄与率を利用して、自動的に補正する制御構成を備えたことを特徴としている。図４にはこの第２の実施形態例において特徴的な制御構成がブロック図により示されている。図４に示すように、この実施形態例に示す制御装置１３は、出湯温度監視部２０とずれ量検出部２１と熱交換器出側湯温推定検出部２２と補正指令部２３とデータ格納部２４と寄与率データ補正部２５と燃焼熱量制御部２６と寄与率検出部３２と傾き検出部３３とを有して構成されている。なお、この実施形態例の説明において、出湯温度監視部２０とずれ量検出部２１と熱交換器出側湯温推定検出部２２と燃焼熱量制御部２６の構成は前記第１の実施形態例と同様であり、ここでは、その重複説明は省略する。
【００５９】
補正指令部２３は、出湯温度監視部２０により監視された出湯温度Ｔoutの情報に基づき、出湯湯温Ｔoutが予め定めた時間Δｔ（例えば、５秒間）、予め定めた温度幅Δｈｔ（例えば、１℃の幅）内に入っており、出湯湯温が安定していることを検知している状態で、ずれ量検出部２１により検出されたずれ量ΔＺが予め定めた許容範囲ΔＳ（例えば、０．５℃）から外れたときには、寄与率データを補正する必要があると判断し、寄与率データ補正指令を寄与率検出部３２に出力する。
【００６０】
寄与率検出部３２は、上記寄与率データ補正指令を受けると、燃焼熱量制御部２６から燃焼熱量Ｐ１の情報を取り込み、また、入水サーミスタ５により検出された入水温度Ｔinを、熱交サーミスタ１５により検出された給湯熱交換器２内の湯温Ｔz1を、出湯サーミスタ６により実測された出側の湯温Ｔoutをそれぞれ取り込み、それら取り込んだ温度情報に基づき、下式（２）の演算に従って、寄与率Ｋ１’を検出する。
【００６１】
Ｋ１’＝（Ｔz1−Ｔin）／（Ｔout−Ｔin)・・・・・（２）
【００６２】
寄与率検出部３２は上記の如く検出した寄与率Ｋ１’を上記燃焼熱量Ｐ１に対応させてデータ格納部２４に格納する。また、寄与率検出部３２はカウンター（図示せず）を内蔵しており、上記寄与率Ｋ１’を検出したときに、上記カウンターをカウントアップしてカウンターを１にする。
【００６３】
寄与率検出部３２は、上記寄与率Ｋ１’を検出した後に、つまり、カウンターが１である状態のときには、燃焼熱量制御部２６から時々刻々と燃焼熱量情報を取り込み、この取り込んだ燃焼熱量を上記寄与率Ｋ１’を求めたときの燃焼熱量Ｐ１に比較し、出湯湯温が安定しており実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺが許容範囲ΔＳから外れていると補正指令部２３により検知されている状態で、上記取り込んだ燃焼熱量が上記燃焼熱量Ｐ１よりも予め定めた設定範囲ΔＰ（例えば、３０％）以上離れた燃焼熱量でバーナ１が燃焼していると判断したときには、このときの入水温度Ｔinと、熱交換器内の湯温Ｔz1と、実測出側湯温Ｔoutとを利用して、上記同様にして、寄与率Ｋ２’を求める。
【００６４】
寄与率検出部３２は、上記求めた寄与率Ｋ２’と、該寄与率Ｋ２’を求めたときの燃焼熱量Ｐ２とを対応させてデータ格納部２４に格納し、また、傾き検出部３３に傾き検出指令を発する。
【００６５】
傾き検出部３３は、上記傾き検出指令を受け取ると、データ格納部２４に格納されている寄与率Ｋ１’，Ｋ２’と、それら寄与率に対応した燃焼熱量Ｐ１，Ｐ２とに基づいて、下式（３）の演算により、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きＭを求める。
【００６６】
Ｍ＝（Ｋ２’−Ｋ１’）／（Ｐ２−Ｐ１）・・・・・（３）
【００６７】
傾き検出部３３は上記求めた傾きＭの情報を寄与率データ補正部２５に出力する。寄与率データ補正部２５は、上記傾きＭを受け取ると、データ格納部２４から図６の実線に示すような一次関数の寄与率データと上記求めた寄与率Ｋ１’，Ｋ２’を読み出し、上記寄与率データの傾きを上記求めた傾きＭに修正すると共に、それぞれ対応した燃焼熱量Ｐ１，Ｐ２の寄与率データの寄与率Ｋ１，Ｋ２を上記検出した寄与率Ｋ１’，Ｋ２’に一致させる方向に移動させ寄与率データの自動補正を行い、この補正された例えば図６の鎖線に示すような寄与率データをデータ格納部２４の寄与率データに上書きする。
【００６８】
寄与率データ補正部２５は、上記の如く、寄与率データの補正が終了したときに、上記カウンターをクリアにし、次の寄与率データの補正に備える。
【００６９】
第２の実施形態例において特徴的な寄与率データの補正構成は上記のように構成されており、以下に、寄与率データの補正動作の一例を図５のフローチャートに基づいて簡単に説明する。まず、ステップ１０１で、水量センサＦＳにより給水通路３の通水オンが検出されているか否かを判断し、給水通路３の通水オンが検知されたと判断したときには、ステップ１０２で、バーナ１の燃焼が行われているか否かを燃焼火炎を検知するフレームロッド電極（図示せず）から出力されるフレームロッド電流に基づいて判断し、バーナ１の燃焼が行われていると判断したときには給湯が行われていると判断し、ステップ１０３で、出湯湯温Ｔoutが予め定めた時間Δｔの間、予め定めた温度幅Δｈｔ内にあり出湯湯温Ｔoutが安定しているか否かを判断する。
【００７０】
出湯湯温Ｔoutが安定していると判断したときには、ステップ１０４で、熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定出側の湯温Ｔkasoを求め、ステップ１０５で、この給湯運転中に、寄与率データの補正が行われたことを示す補正済フラグ１が立っているか否かを判断し、補正済フラグ１が立っていないと判断したときには、ステップ１０６で、実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺを予め定めた許容範囲ΔＳ内に比較し、上記ずれ量ΔＺが許容範囲ΔＳ内に入っているか否かを判断する。
【００７１】
上記ずれ量ΔＺが許容範囲ΔＳから外れていると判断したときには、データ格納部２４に格納されている寄与率データの補正を行う必要があると判断し、ステップ１０７で、寄与率データを補正するのに用いる寄与率Ｋ１’を検出したことを示すカウンター１であるか否かを判断する。
【００７２】
カウンターが１でないと判断したときには、ステップ１０８で、寄与率検出部３２により寄与率Ｋ１’を求め、この求めた寄与率Ｋ１’をこの寄与率Ｋ１’を求めたときの燃焼熱量Ｐ１に対応させてデータ格納部２４に格納し、ステップ１０９で、カウンターをカウントアップしてカウンターを１にする。
【００７３】
その後、ステップ１１０で、水量センサＦＳにより給水通路３の通水が検出されているか否かの判断を行い、通水が検出され給湯が継続されていることを検知したときには、前記ステップ１０１以降の動作を繰り返し行う。出湯湯温Ｔoutが安定し実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺが許容範囲ΔＳから外れている状態が継続しており、前記ステップ１０７で、カウンターが１であると判断したときには、ステップ１１１で、燃焼熱量の情報を取り込み、該取り込んだ燃焼熱量を前記寄与率Ｋ１’を求めたときの燃焼熱量Ｐ１に比較し、上記取り込んだ燃焼熱量が上記燃焼熱量Ｐ１から設定範囲ΔＰ以上離れているか否かを判断する。
【００７４】
取り込んだ燃焼熱量が燃焼熱量Ｐ１から設定範囲ΔＰ以上離れていないと判断したときには、前記ステップ１１０以降の動作を繰り返し行い、燃焼熱量が燃焼熱量Ｐ１から設定範囲ΔＰ以上離れていると判断したときには、ステップ１１２で、前記同様に寄与率Ｋ２’を検出し、該検出した寄与率Ｋ２’と該寄与率Ｋ２’に対応した燃焼熱量Ｐ２とをデータ格納部２４に格納する。
【００７５】
次に、ステップ１１３で、上記検出した寄与率Ｋ１’，Ｋ２’とそれら寄与率に対応した燃焼熱量Ｐ１，Ｐ２とに基づき、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きＭを検出する。そして、ステップ１１４で、データ格納部２４に格納されている寄与率データを読み出し、この寄与率データの傾きを上記求めた傾きＭに修正し、上記燃焼熱量Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ対応する寄与率データの寄与率Ｋ１，Ｋ２を上記検出した寄与率Ｋ１’，Ｋ２’に一致させる方向に移動させて寄与率データの補正を行って、その補正後の寄与率データをデータ格納部２４の寄与率データに上書きし、寄与率データの補正を行ったことを示す補正済のフラグを立てる。
【００７６】
その後、ステップ１１０以降の動作を繰り返して行う。上記の如く、補正済フラグが立てられた後には、前記ステップ１０５での補正済フラグの有無判断動作によって、フラグ有りと判断されることから、同給湯運転中には、寄与率データの補正は再度行われない。
【００７７】
前記ステップ１１０で、流水オフが検出されたときには、給湯が停止したと判断し、ステップ１１５で、補正済フラグが立っているか否かを判断し、補正済フラグが立っているときには、前記カウンターをクリアすると共に、補正済フラグを倒して次の寄与率データの補正に備える。また、補正済フラグが立っていないときには、今回の給湯運転時には、寄与率データの補正が行われなかった、又は、寄与率データの補正を行うための寄与率データＫ１’の検出だけが行われた状態であり、次の給湯運転時に、上記寄与率データの補正の続きを行う必要が有ると判断して、カウンターはそのままで次の給湯運転に備える。
【００７８】
この実施形態例によれば、前記第１の実施形態例と同様な効果を奏することができる上に、異なる２点の燃焼熱量に対応した寄与率を利用して寄与率データを補正するので、一次関数である寄与率データの傾きをも修正することができ、より正確に寄与率データの補正を行うことが可能となる。
【００７９】
なお、この発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記各実施形態例では、熱交サーミスタ１５は給湯熱交換器２における下段の管路１７の水流温度を検出するように設けられていたが、上段の管路１８の湯水流温度を検出するように熱交サーミスタ１５を設けてもよい。この場合には、熱交サーミスタ１５の湯温検出部位における寄与率Ｋは、図７の実線Ｎに示すように、燃焼熱量が小さくなるに従って小さくなる。この場合にも、前記各実施形態例と同様にして、寄与率データの補正を行うことができ、寄与率データの補正を行うことによって前記各実施形態例と同様な効果を奏することができる。
【００８０】
また、上記第２の実施形態例では、出湯湯温Ｔoutが安定し、実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoのずれ量ΔＺが予め定めた許容範囲ΔＳから外れていると検知したときに、寄与率検出部３２は、そのときの燃焼熱量Ｐ１に対する寄与率Ｋ１’を求め、その後、上記燃焼熱量Ｐ１よりも設定範囲ΔＰ以上離れた燃焼熱量でバーナ１が燃焼を行っているときに、寄与率Ｋ２’を検出していたが、第１の燃焼熱量Ｐ１と該燃焼熱量Ｐ１から予め定めた燃焼熱量ΔＰ分だけ離れた第２の燃焼熱量Ｐ２とを予め定めておき、上記の如く出湯湯温Ｔoutが安定している状態で寄与率データの補正を行う必要があると判断した以降に、寄与率検出部３２は、上記第１の燃焼熱量Ｐ１でバーナ１が燃焼を行っているときの寄与率Ｋ１’を検出し、また、第２の燃焼熱量Ｐ２でバーナ燃焼を行っているときの寄与率Ｋ２’を検出するようにしてもよい。この場合にも、上記検出された寄与率Ｋ１’，Ｋ２’に基づいて前記第２の実施形態例と同様に、寄与率データの補正を行う。また、上記の如く、寄与率データを補正するための寄与率を検出するときの燃焼熱量を予め定めたときには、予め定めた手法により上記設定の燃焼熱量を可変設定してもよい。
【００８１】
上記各実施形態例では、出湯温度監視部２０は、出湯サーミスタ６により実測された出側の湯温Ｔoutを監視していたが、熱交換器出側湯温推定検出部２２により推定検出された出側の湯温Ｔkasoを監視するようにしてもよい。この場合には、補正指令部２３は上記推定出側湯温Ｔkasoに基づいて出湯湯温が安定しているか否かを判断することになる。
【００８２】
さらに、上記第２の実施形態例では、寄与率データの補正を行う場合には、傾き検出部３３は、異なる２点の燃焼熱量に対応した寄与率を利用して傾きＭを検出し、この求めた傾きＭを寄与率データ補正部２５に出力していたが、例えば、２点以上の互いに異なる燃焼熱量に対応した複数の寄与率を求め、それら寄与率から予め定めた手法により燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きＭを求めるようにしてもよい。
【００８３】
さらに、実測出側湯温Ｔoutに対する推定出側湯温Ｔkasoがずれた場合に、そのときの燃焼熱量Ｐと、入水温度Ｔinと、熱交サーミスタ１５の検出湯温Ｔz1と、出湯サーミスタ６の実測湯温Ｔoutとを取り込み、前記したように寄与率Ｋ’を算出し、この寄与率Ｋ’を算出したときの上記燃焼熱量Ｐに対応する寄与率データの寄与率が上記算出した寄与率Ｋ’に一致する方向に寄与率データをシフトさせて寄与率データの補正を行ってもよい。
【００８４】
さらに、上記各実施形態例では、寄与率データはグラフデータにより与えられていたが、例えば、燃焼熱量の大きさに応じて寄与率を求めるための演算式データの形式により与えてもよい。この場合、例えば、寄与率をＫと表し、燃焼熱量をＰと表し、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きをｍと表し、係数をｎと表したときには、寄与率データは次式（４）に示すように表される。
【００８５】
Ｋ＝ｍ×Ｐ＋ｎ・・・・・（４）
【００８６】
寄与率データが演算式により与えられている場合には、上記第１の実施形態例に示したように求められたシフト量を上式（４）の係数ｎに加算して変化させることによって、上記第１の実施形態例と同様に、寄与率データを補正することができる。また、上記第２の実施形態例と同様にして検出した傾きＭに上記傾きｍを修正し、また、検出した寄与率Ｋ１’又はＫ２’と、それに対応する燃焼熱量Ｐ１又はＰ２と、上記検出した傾きＭとを利用して、下記の式（５）の演算により補正後の係数ｎ’を求め、上記係数ｎを補正後の係数ｎ’に修正することで、つまり、寄与率データを移動させることで上記第２の実施形態例と同様に寄与率データを補正することができる。
【００８７】
ｎ＝Ｋ１’−Ｍ×Ｐ１・・・・・（５）
【００８８】
さらに、上記実施形態例では図１０に示す給湯器を例にして説明したが、湯を作り出す熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、入水温度検出手段とを有し、寄与率データを利用して推定検出された熱交換器の出側の湯温に基づいたバーナ燃焼熱量制御が可能な制御構成を備えた給湯機能付きの燃焼機器であれば、この発明は適用することができる。例えば、給湯通路４と浴槽とを連通接続する湯張り通路を設け、給湯熱交換器２により作られた湯を上記湯張り通路を通して浴槽に注湯する湯張り機能と、給湯機能とを備えた燃焼機器や、上記給湯機能に加えて風呂の追い焚き機能を備えた燃焼機器にも本発明は適用することができる。
【００８９】
【発明の効果】
この発明によれば、熱交換器出側湯温推定検出手段により寄与率データを利用して推定検出された熱交換器の出側の湯温が実測の熱交換器の出側の湯温から外れてしまった場合に、寄与率データを自動的に補正する寄与率データ補正部を設けたので、環境変化等に応じて変化する寄与率のデータを自動的に補正し学習することができ、このことによって、推定検出される出側の湯温を実測の出側の湯温に一致させる方向に修正することができ、環境変化の影響を殆ど受けずに正確な出側の湯温を推定検出することができる。
【００９０】
このように、環境変化等の影響を受けずに出側の湯温を正確に推定検出することができることから、この推定検出された出側の湯温に基づいた燃焼熱量制御により出湯湯温を給湯設定温度に精度良く制御することができる。
【００９１】
異なる２点の燃焼熱量に対応した寄与率を利用して寄与率データを補正するものにあっては、寄与率データの傾きをも修正することができ、より一層正確に寄与率データの補正を行うことができる。
【００９２】
実測された出側の湯温に対する推定検出された出側の湯温のずれ量が予め定めた許容範囲から外れているときにのみ、寄与率データの補正を行うものにあっては、例えば、寄与率の変化に関係なく上記実測の出側の湯温に対して推定の出側の湯温がずれてしまった場合のように上記実測の出側の湯温に対する推定の出側の湯温のずれが少ないときには寄与率データの補正は行われず、環境変化等によって寄与率データの補正が必要であると推定されたときにのみ、寄与率データの補正を行うことができ、寄与率データ関係なく推定の出側の湯温がずれた場合に寄与率データの補正が行われるという無駄を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】上記第１の実施形態例において特徴的な制御構成を示すブロック図である。
【図２】給湯熱交換器の下段の管路の水流温度を検出するように熱交サーミスタを設けた場合における寄与率データの一例と、第１の実施形態例に示した寄与率データの補正により補正された後の寄与率データの一例とを示すグラフである。
【図３】出湯湯温の安定した状態を示すグラフである。
【図４】第２の実施形態例において特徴的な制御構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態例において特徴的な寄与率データ補正動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】寄与率データの一例と、第２の実施形態例に示した寄与率データ補正動作により補正された後の寄与率データの一例とを示すグラフである。
【図７】給湯熱交換器の上段の管路の水流温度を検出するように熱交サーミスタを設けた場合における熱交サーミスタの湯温検出部位における寄与率データの一例を示すグラフである。
【図８】推定検出された出側の湯温Ｔkasoを利用した燃焼熱量制御構成の一例を示すブロック図である。
【図９】湯温変動の一例を示すグラフである。
【図１０】この発明を適用することができる燃焼機器の一例を示すモデル図である。
【図１１】給湯熱交換器の構造例を示すモデル図である。
【符号の説明】
１ バーナ
２ 給湯熱交換器
３ 給水通路
５ 入水サーミスタ
６ 出湯サーミスタ
１５ 熱交サーミスタ
２２ 熱交換器出側湯温推定検出部
２５ 寄与率データ補正部
３２ 寄与率検出部
３３ 傾き検出部
Claims (4)
- 給水通路から供給された水を加熱して湯を作り出し該湯を出湯する熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、上記熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、上記熱交換器から流れ出る出側の湯温を実測する出側湯温検出手段と、上記熱交換器の入口から出口に至る管路の途中位置に設けられて熱交換器内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段とが設けられ、上記熱交換器の入側から出側に至るまでに湯水が吸熱する熱量に対する熱交換器の入側から上記熱交換器湯温検出手段の湯温検出部位に至るまでに湯水が吸熱する熱量の割合である寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられ、燃焼熱量に応じて前記寄与率データに基づき求められた寄与率と上記熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する熱交換器出側湯温推定検出部を備え、この熱交換器出側湯温推定検出手段により推定検出された出側の湯温に基づきバーナの燃焼熱量制御が可能な燃焼機器であって、上記出側湯温検出手段により実測された出側の湯温に対する上記熱交換器出側湯温推定検出部により推定検出された出側の湯温のずれ量に基づいて推定検出された出側の湯温を実測された出側の湯温に一致する方向に上記寄与率データを補正する寄与率データ補正部が設けられていることを特徴とした燃焼機器。
- 給水通路から供給された水を加熱して湯を作り出し該湯を出湯する熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、上記熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、上記熱交換器から流れ出る出側の湯温を実測する出側湯温検出手段と、上記熱交換器の入口から出口に至る管路の途中位置に設けられて熱交換器内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段とが設けられ、上記熱交換器の入側から出側に至るまでに湯水が吸熱する熱量に対する熱交換器の入側から上記熱交換器湯温検出手段の湯温検出部位に至るまでに湯水が吸熱する熱量の割合である寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられ、燃焼熱量に応じて前記寄与率データに基づき求められた寄与率と上記熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する熱交換器出側湯温推定検出部を備え、この熱交換器出側湯温推定検出手段により推定検出された出側の湯温に基づきバーナの燃焼熱量制御が可能な燃焼機器であって、バーナ燃焼中に寄与率データ補正指令が発せられたときに、上記出側湯温検出手段により実測された出側の湯温と、熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と、入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて、上記寄与率を求め、その後に、この寄与率を求めたときのバーナの燃焼熱量から予め定めた設定範囲以上離れた燃焼熱量でバーナが燃焼を行っているときに、再度、寄与率を求める寄与率検出部と；該寄与率検出部により求められた各寄与率と、それら寄与率を求めたときの燃焼熱量とに基づき、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きを求める傾き検出部と；上記寄与率データの傾きを上記傾き検出部により求められた傾きに修正すると共に、それぞれ対応した燃焼熱量の寄与率データの寄与率を上記求めた各寄与率に一致する方向に移動させて寄与率データの補正を行う寄与率データ補正部と；が設けられていることを特徴とした燃焼機器。
- 給水通路から供給された水を加熱して湯を作り出し該湯を出湯する熱交換器と、該熱交換器を燃焼加熱するバーナと、上記熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、上記熱交換器から流れ出る出側の湯温を実測する出側湯温検出手段と、上記熱交換器の入口から出口に至る管路の途中位置に設けられて熱交換器内の湯温を検出する熱交換器湯温検出手段とが設けられ、上記熱交換器の入側から出側に至るまでに湯水が吸熱する熱量に対する熱交換器の入側から上記熱交換器湯温検出手段の湯温検出部位に至るまでに湯水が吸熱する熱量の割合である寄与率がバーナの燃焼熱量の大きさに対応させた寄与率データで与えられ、燃焼熱量に応じて前記寄与率データに基づき求められた寄与率と上記熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて熱交換器の出側の湯温を推定検出する熱交換器出側湯温推定検出部を備え、この熱交換器出側湯温推定検出手段により推定検出された出側の湯温に基づいたバーナの燃焼熱量制御が可能な燃焼機器であって、熱交換器湯温検出手段により検出された湯温と、出側湯温検出手段により検出された出側の湯温と、入水温度検出手段により検出された入水温度とに基づいて、バーナが予め定められた設定燃焼熱量で燃焼しているときに寄与率を求め、その後、上記設定燃焼熱量よりも予め定めた燃焼熱量分だけ離れた燃焼熱量でバーナ燃焼が行われたときに寄与率を求める寄与率検出部と；該寄与率検出部により求められた各寄与率と、それら寄与率を求めたときの燃焼熱量とに基づき、燃焼熱量の変化量に対する寄与率の変化量の傾きを求める傾き検出部と；上記寄与率データの傾きを上記傾き検出部により求められた傾きに修正すると共に、それぞれ対応した燃焼熱量の寄与率データの寄与率を上記求めた各寄与率に一致する方向に移動させて寄与率データの補正を行う寄与率データ補正部と；が設けられていることを特徴とした燃焼機器。
- 寄与率データ補正部は、熱交換器から流れ出る湯温が安定している期間に出側湯温検出手段により実測された出側の湯温に対する熱交換器出側湯温推定検出部により推定検出された出側の湯温のずれ量が予め定めた許容範囲から外れているときにのみ、寄与率データの補正を行うことを特徴とした請求項１又は請求項２又は請求項３記載の燃焼機器。
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